城市匝道人行通道进出口拆除分析

李燎玲，周云剑，向永川

(浙江交工集团股份有限公司，浙江 杭州 311103)

0 前 言

城市匝道枢纽下通常会伴随建设贯穿各个方向的人行地下通道，在城市道路改扩建或因其他原因导致的用地冲突，往往需要对通道进出口进行改造或拆除，为保证拆除过程中的安全，需对拟拆除的人行通道进行详细的分析。

1 工程概况

某环形立交，环岛位于立交中心位置，半径30 m，立交匝道路基采用“半填半挖”形式，两侧布置地面辅道，东侧辅道部分段为人行梯道。在环岛下布设有两段人行地道(4.9 m×3.0 m)沟通环岛四周的人行系统，人行系统平面布置简图如图1所示。

图1 拆除区域示意图(单位：cm)

2 拆除工程范围

根据建设需要，现需对人行地道的FB人行地道的FB1及FB2阶段侧墙及盖板区域进行拆除。拆除相关区域后，FB1及FB2节段由原封闭箱体变为L型“挡土墙”，由于结构主要承重截面的改变，需对拆除后形成的结构进行计算验算，并根据计算验算结果，判断是否对拆除结构进行加固或改造处理。节段拆除后典型截面见图2。

图2 节段拆除后典型截面(单位：cm)

3 结构拆除计算分析

3.1 拆除结构计算方法

采用Midas Civil结构分析软件进行计算分析，截取1 m宽度进行横向框架分析。模型共采用梁单元模拟横向框架结构，采用弹性支承模拟地基土，选取FB1入口端进行有限元建模作为示例，模型如图3所示。

图3 FB1节段有限元模型(1 m节段)

3.2 荷载计算

1)FB1节段荷载计算。

(1)土的重力及土侧压力。

由于土体并未直接作用在FB1/2顶面，FB1/2节段仅受土侧压力，FB1/2最大覆土高度为4.7 m，取箱体侧墙水平压力：

侧墙顶：qH1=λγH=tan2(45°-35/2)×18×4.7=22.93 kN/m2

侧墙底：qH2=λγ(H+Hb)=tan2(45°-35/2)×18×8.35=40.64 kN/m2

(2)汽车荷载及汽车引起土侧压力。

汽车未直接作用在FB1/2顶面，仅考虑FB1/2节段受汽车引起的土侧压力，汽车引起土侧压力为：

水平压力：qHQ=λγH=tan2(45°-35/2)×18×0.58=2.82 kN/m2

2)作用在FB1箱体上的荷载。

根据计算结果，汽车荷载、恒载分项系数，计算作用在箱体上的荷载。

箱体侧墙水平压力：

顶：qH顶=1.2qH1+1.4qHQ=31.46 kN/m2

底：qH底=1.2qH2+1.4qHQ=52.15 kN/m2

3.3 拆除前元结构分析

3.3.1 受力计算

考虑结构自重、土自重及土侧压力、汽车荷载及汽车荷载引起土侧压力及收缩徐变10年，计算箱体弯矩、轴力、剪力及支承反力如图4所示。

(a)计算弯矩

原结构在设计荷载作用下，最大弯矩发生受荷面底板与侧墙接头端，为75.42 kN·m，最大轴力发生在未受荷侧墙底，为81.67 kN；最大剪力发生在受荷面侧墙底，为88.51 kN，基底最大支承反力为82.2 kN。

3.3.2 原结构验算

根据原设计配筋图对结构进行承载力验算、正常使用极限状态下裂缝宽度的验算以及地基承载力的验算。

1)承载力验算。箱体顶板、底板、侧墙均数据压弯构件，选取受力最为不利的顶板，根据原设计采用验算规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JDG D62—2004)进行相关验算。

抗弯：由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.2.2条。

γ0md=225.9 kN·m

抗剪：由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.2.7条。

γ0Vd=354.9 kN

2)裂缝宽度验算。按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)第4.1.7条进行正常使用极限状态作用短期效应组合，对顶板裂缝宽度进行验算：

Wfk=C1C2C3σss(30+d)/Es/(0.28+10ρ)

计算得裂缝宽度:Wmax=0.217 mm

3)地基承载力验算。箱体采用C15混凝土垫层，其设计强度为6.9 MPa，根据计算得到最大反力为270.9 kN，计算基地应力为：

σ=P/A=270/(1×0.5)=540 kN/m2=5.4 MPa<6.9 MPa，满足设计要求。

3.4 拆除后分析

3.4.1 拆除后结构受力分析

考虑结构自重、土自重及土侧压力、汽车荷载及汽车荷载引起土侧压力及收缩徐变10年，计算箱体弯矩、轴力、剪力、支承反力及结构位移如图5所示。

拆除后结构在修正后的实际荷载作用下，最大弯矩发生受荷面底板与侧墙接头端，为257.89 kN·m，最大轴力发生在受荷侧墙底，为67.45 kN；最大剪力发生在受荷面侧墙底，为186.39 kN，基底最大支承反力为72.2 kN，拆除后悬臂端最大位移为11.35 mm，拆除前为7.14 mm，较拆除前增加4.21 mm。

(a)计算弯矩

3.4.2 结构拆除后结构验算

1)截面验算。对于拆除后的FB1节段，其内力计算结果均小于原结构设计抗力，因此，结构拆除后结构的承载力仍满足原设计要求。

2)抗滑稳定性验算。对于挡土墙墙身的抗滑稳定Kc，规范要求不小于1.3，计算公式如下：

式中，W为墙体自重；Ey为土压力竖向分力；Ex为土压力水平分力；f为基地摩擦力，由于基地为C15混凝土垫层，取f=0.7。

W取1 m宽度进行计算，得：89.38 kN，Ey为0，Ex为46.5 kN，计算Kc得：

满足规范要求。

3)抗倾覆稳定性验算。对于挡土墙墙身的抗滑稳定Ko，规范要求不小于1.5，计算公式如下：

式中，ZW、Zy、Zx分别为各力距转动点的力臂；其余符号与抗滑稳定含义相同。

W取1 m宽度进行计算得：89.38 kN，Ey为0，Ex为46.5 kN，计算Ko得：

满足规范要求。

4 结 论

本文通过对一环形交通中涉及的人行系统入口拆除进行计算分析，首先计算分析了原结构在当前荷载作用下结构的受力状况，并验算结构设计，结果表明原结构满足当前荷载要求。同时，对从箱型封闭结构拆除成为开口L型结构的构造物进行验算，结果表明，拆除后的结构在截面验算、抗滑、抗倾覆验算中均满足规范要求。需要注意的是，在进行原结构验算中，将结构视为闭口框架梁进行验算，结构中存在轴力、弯矩，截面验算时需将结构作为偏心受压构件进行验算，当结构拆除后，剩余结构视为重力式挡土墙，按挡土墙进行结构验算。

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