车辆动荷载作用下黄土地区浅埋综合管廊动力响应试验研究

近年来,为解决路面反复开挖、架空线网密集等问题,多地规划建设了城市综合管廊并取得一定的成效。由于城市综合管廊常布设于机动车道下方且埋深较浅,为揭示车辆动荷载作用下浅埋综合管廊及周围黄土路基的动力响应规律,设计制作1∶10的缩尺物理模型,采用半正弦波模拟不同强度的车辆动荷载来研究车辆动荷载作用下管廊结构及周围土体的加速度、土压力和应变的动态响应规律。试验结果表明,车辆动荷载作用下浅埋管廊结构的振动响应频率集中在76.62～110.76 Hz(对应原型10.72～15.51 Hz),车辆动荷载频率主要以低频为主。管廊顶板的加速度响应峰值分别是侧壁、底板的9.1和29.9倍(80 kN工况),且随着车辆动荷载强度的提高线性增长。车辆动荷载幅值超过80 kN(8.16 t轴重)后管廊顶与上覆盖土体间的动土压力作用响应显著增强,管廊侧壁与土体接触面上的动态土压力峰值约为顶板部位的39.8%～61.8%,而管廊底板与下部土体的接触压力变化幅度微弱。随着车辆动荷载强度的增大管廊顶板、侧壁的动态应变响应增幅明显,在顶板与侧壁掖角部位出现一定的应力集中现象,并表现出轻微的不对称变形特征,在城市浅埋综合管廊的设计施工中应加强对上部车辆动荷载影响的考量。研究成果可为实际工程中综合管廊的设计提供参考。