本實用新型公開了一種綜合管廊，尤其涉及一種高強度城市地下綜合管廊。

背景技術：

申請人一直致力于鋼結構和鋼-混凝土組合式結構的研究及應用。已申請專利中申請號為201510960789X《鋼質城市地下綜合管廊》其材質為單純鋼質材質制成，其承載能力有限，不能應用于大口徑截面和高填方。已申請專利號為2015106007884《預制拼裝鋼混復合式鋼管及其制作方法》、專利號為201510598743.8《預制拼裝鋼-混凝土組合結構管道及其制作方法》、申請號為2015106007598《帶螺旋加強環的鋼-混凝土組合結構管道及其制作方法》的實用新型專利，上述專利中管道截面都為圓形截面形式，當以此種管道截面形式應用于城市地下綜合管廊時，存在如下缺點：

①、管廊內底部是弧形的，不是平的，不便于維修人員及維修設備的通行，需要在管廊內底部修筑專用平臺；②、管廊兩側墻面也是弧形的，不利于管架及管線排布設置；③、對于整體式圓形截面管道，存在運輸困難，管徑大于3.5米就會超限；④、對于分片式圓弧截面也存在運輸不利，由于其板片是弧形結構，在疊層運輸時，疊層越高板片運輸過程中板片受力疊加越多，容易造成板片不可估計的弧度變形，嚴重時運輸到現場無法對接拼裝，需返工；⑤、圓弧板片相對平直板片，其圓弧度、弧長等加工控制難度大，加工成本高；⑥、矩形管道截面可以通過簡單的改變長寬比，以適應不同的層高要求；⑦、相對圓形截面管道，矩形截面管道施工難度小；⑧、弧形單元板片的柔性比平直單元板片大；⑨、上述實用新型專利均應用了管土共同受力效應，此原理需要管道與周圍土體協同變形來實現，但對于城市地下綜合管廊，管道的變形過大時，可能會造成管廊內部管架及管線的變形或破壞；⑩、根據住建部標準《城市綜合管廊工程技術規范》2015年標準要求，圓形管廊相對箱形管廊而言其空間利用率低，圓形管廊只利用到圓形管廊內接矩形的凈空空間；也就是這個原因，圓形管廊的高度就要比箱形管廊高，需要埋地更深，增加了基礎的開挖深度和工程量。

而申請人已申請的申請號為2016102374785《框架式組合結構綜合管廊》的實用新型專利，雖然采用的管道截面為箱型，但該框架式組合結構綜合管廊由于是采用純鋼結構制作后在灌注混凝土，在一些使用要求不高的地區價格優勢比較弱。

因此，亟待解決上述技術難題。

技術實現要素：

實用新型目的：本實用新型的目的是提供一種承載能力強、墻壁薄、抗震性能好、抗沉降性能好且承重能力高的高強度城市地下綜合管廊。

技術方案：本實用新型公開了一種高強度城市地下綜合管廊，包括由外側和/或內側有凸起的波形板構成的頂板、底板和兩側板拼裝形成箱型管節，該箱型管節沿軸向拼裝形成綜合管廊；其中，該箱型管節的棱邊處設有縱梁，沿箱型管節軸向在所述頂板和/或底板的兩端設有橫梁、所述側板的兩端設有立柱，該橫梁和立柱首尾相接形成框型骨架；其中，所述頂板為拱狀，其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致。

其中，所述頂板/底板由多塊板片構成，相鄰板片之間并排設有橫梁；所述側板由多塊板片構成，相鄰板片之間并排設有立柱，對應立柱和橫梁首尾相接形成框型骨架。上述框架骨架采用框架式結構受力承壓原理，成為主要受力承壓構件，結構可以防止側向失穩，增加整體強度。該頂板運用了管土共同受力原理，其拱形板片與回填土協同受力；且其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向的相鄰頂板之間并排設有橫梁，除管廊最開始和最末端橫梁外，頂板在橫梁上的水平分力左右相抵消，整體結構承載能力更強。

優選的，所述底板和兩側板為外側和/或內側有凸起的波形板。

進一步，所述波形板由金屬板構成，該金屬板自身彎折形成凸起；或金屬板彎折形成凸起形狀，用板材或管材與該凸起組合形成空心腔體結構；或由金屬板和金屬管拼接而成；或者由C型鋼、槽鋼、工字鋼、弧形鋼、角鋼或波紋板與金屬板扣合形成帶有空心腔體結構。帶凸起的板材采用了大慣性矩原理，大慣性矩原理是通過將平直板成型為截面帶有凸起結構的板片，使得其截面慣性矩大大提高，抗彎、抗扭及抗變形的能力顯著提升，繼而使板片承載能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取決于凸起的形狀及尺寸。

再者，所述側板的波紋紋路與立柱方向一致，該側板運用了波形鋼腹板橋梁原理，其波紋紋路豎直與自身上下連接法蘭或縱梁組成波形鋼腹板，整體承載以及抗側向壓力都得到極大提升。

或者，所述側板為向管廊外側起拱的拱狀波形板，其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致。上述起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致的側板同樣運用了管土共同受力原理，其拱形板片與回填土協同受力；且拱形板片向管廊外側起拱，而且沿管廊延伸方向 的相鄰側板之間并排設有立柱，除管廊最開始和最末端立柱外，側板在立柱上的水平分力左右相抵消，整體結構承載能力更強。

優選的，所述頂板、底板和兩側板通過焊接、法蘭連接或隱藏式螺栓連接形成箱型管節。

再者，所述箱型管節沿軸向拼裝形成綜合管廊時，相鄰箱型管節通過焊接、法蘭連接或隱藏式螺栓連接。

優選的，所述底板是預制鋼筋/預應力混凝土板或現場澆筑式鋼筋/預應力混凝土板。

其中，所述綜合管廊的內壁、位于頂板和底板上的橫梁之間垂直設有立柱，該立柱將綜合管廊分隔為多倉式綜合管廊。

進一步，在所述綜合管廊內部、沿其軸向方向上的相鄰立柱之間設有防火板、鋼板、裝飾板、型鋼或預制件。上述型鋼或預制件可布設用于布置電線或管道的固定式支架或可沿型鋼或預制件來回滑動的移動式支架，還對應設有支撐點。

優選的，所述縱梁、橫梁及立柱是型鋼、實心鋼材、中空結構鋼材、組合拼接式中空結構、現澆混凝土柱或預制混凝土柱。所述縱梁、橫梁及立柱內的中空結構為橫截面周邊的空心腔體結構，該閉合式橫截面的空心腔體結構較之開口式橫截面的空心腔體結構，抗扭剛度更高、抗豎向失穩能力更強，加之管廊為箱型結構，因此，管廊的豎向承壓能力得以進一步加強。

進一步，在所述縱梁、橫梁及立柱的中空結構內填充素混凝土或鋼筋混凝土。

其中，所述橫梁沿箱型管節高度方向疊設至少一個橫梁；或者所述立柱沿箱型管節寬度方向疊設至少一個立柱。

優選的，相鄰疊設的橫梁或立柱的中空結構之間穿設鋼筋。

進一步，相鄰疊設的橫梁或立柱的中空結構內填充素混凝土或鋼筋混凝土。

實用新型原理：首先本實用新型底板上將橫梁(基礎梁)和縱梁(地圈梁)兩者結合為一體形成建筑行業中的“基礎梁+地圈梁”結構，使得整個管廊無論是承載能力還是抗震性、抗動載能力以及抵抗不均勻沉降的性能都得到了極大的提高。由于本結構中的荷載主要由較短鋼管構成的橫梁承擔，根據地質需要可采取橫梁下打樁，則橫梁和樁基礎構成了整個結構的承重結構，底板兩側縱梁將間隔布設的橫梁有效的連接為一整套，組成的連續閉合的地圈梁，增強了底板水平面的剛度，基礎梁和地圈梁組成了抗震限裂體系，能明顯有效的改善不均勻沉降引起結構開裂、錯臺、坍塌等破壞的負作用， 使得結構有效的鏈接為一個整體，各支撐點反力更均勻。

其次該高強度城市地下綜合管廊施工時，將其作為地下管廊時，采用管土共同受力原理和連續拱橋原理，管土共同受力原理是借助管道周圍土石與管道構件協同受力，將施加在管道上的載荷轉化為管道壁的環向內壓力，類似于石拱橋，形成管土共同受力效應；連續拱橋原理：在兩拱架間布設連接部件，形成對稱式受力結構，提高了兩拱架整體剛度即抗變形能力，承壓部件上載荷產生的彎矩應力由飛燕式拱架兩拱架及其間的混凝土承受，繼而承壓部件不承受彎矩應力只承受壓應力，且本結構兩側含有高強度城市地下綜合管廊專用于提高承壓能力，繼而整體結構的受力性能得到極大的提高。

再者，本實用新型中位于箱型管節棱邊上的縱梁及位于側板上的波紋板材(且波紋紋路與立柱方向一致)形成橋梁波紋鋼腹板結構，采用了橋梁波紋鋼腹板結構的抗剪原理，橋梁鋼腹板結構抗剪原理主要是用橋梁波紋鋼腹板代替混凝土腹板。橋梁波紋鋼腹板抗剪承載力與波幅和波長有關，相關實驗表明：隨著波長的增加臨界荷載減小；但是隨著波幅的增加臨界荷載卻增大。同時當波幅趨于零且波長趨于無窮大時，波紋腹板就成為了普通平板，顯然相同條件下前者的臨界荷載高于后者，說明波紋腹板在抗剪方面具有一定的優越性。

還有，帶凸起的板材采用了大慣性矩原理，大慣性矩原理是通過將平直板成型為截面帶有凸起結構的板片，使得其截面慣性矩大大提高，抗彎、抗扭及抗變形的能力顯著提升，繼而使板片承載能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取決于凸起的形狀及尺寸；

最后中空結構的管材內灌注混凝土采用混凝土鋼管原理，混凝土鋼管的工作原理是在空心的管材內充填混凝土，利用混凝土優越的承壓能力和鋼管的對混凝土的包圍作用，使鋼管的承壓能力極大的增強；按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土，方、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管，鋼管混凝土作為受壓構件能充分發揮混凝土所具有的優越抗壓性能和鋼材所具有的優越抗拉性能。

有益效果：與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

(1)該綜合管廊中板片的波紋紋路方向與管廊延伸方向一致的頂板和兩端的橫梁組合成結構運用了管土共同受力和連續拱橋原理，其拱形板片與回填土協同受力；且其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向的相鄰頂板之間并排設有橫梁，除管廊最開始和最末端橫梁外，頂板在橫梁上的水平分力左右相抵消，整體結構承 載能力更強；

(2)該綜合管廊中底板將橫梁和縱梁兩者結合為一體，增強了底板水平面的剛度，基礎梁和地圈梁組成了抗震限裂體系，能明顯有效的改善不均勻沉降引起結構開裂、錯臺、坍塌等破壞的負作用，使得結構有效的鏈接為一個整體，各支撐點反力更均勻；

(3)該綜合管廊中起拱紋路方向、紋路方向與管廊延伸方向均一致的側板和兩端的立柱組合形成的結構運用了管土共同受力和連續拱橋原理，其側板的拱形板片與回填土協同受力；且拱形板片向管廊外側起拱，而且沿管廊延伸方向的相鄰側板之間并排設有立柱，除管廊最開始和最末端立柱外，側板在立柱上的水平分力左右相抵消，整體結構承載能力更強；

(4)該綜合管廊中紋路方向與與立柱方向一致的側板運用了波形鋼腹板橋梁原理，其波紋紋路豎直與自身上下連接法蘭或縱梁組成波形鋼腹板，整體承載以及抗側向壓力都得到極大提升；

(5)在具有中空結構的管材內填充混凝土，使得受壓構件能充分發揮混凝土所具有的優越抗壓性能和鋼材所具有的優越抗拉性能；

(6)該綜合管廊施工時，將其作為地下管廊時，采用管土共同受力原理和連續拱橋原理，提高了兩拱架整體剛度即抗變形能力，使得整體結構的受力性能得到極大的提高，使得可以做大跨度尺寸的單倉管廊；

(7)該綜合管廊用立柱將大跨度的單倉管廊結構分隔為多倉式管廊結構，省去管廊橫截面中間的分隔墻板的側板，僅保留中間的立柱，不影響結構承載力的情況下節約成本，加快施工進度，提高了管廊的通風性，也增加了管廊內部施工操作空間；還可在立柱間增設型鋼或其他預制件，可以根據管道及管線的大小、重量合理布設，更大限度的提高整個管廊截面的利用率；

(8)該管道為分片拼裝式結構，施工速度快、施工工期短，單節管道可以長達15～25米(只要運輸條件許可，可以更長)管道接縫少，易于密封。

附圖說明

圖1為本實用新型第一種箱型管節的結構示意圖；

圖2為本實用新型第二種箱型管節的結構示意圖；

圖3為本實用新型第三種箱型管節的結構示意圖；

圖4為本實用新型多倉式綜合管廊的結構示意圖；

圖5為本實用新型多倉式綜合管廊的端面示意圖；

圖6為本實用新型多倉式綜合管廊分割后的結構示意圖；

圖7為本實用新型圖6中軸向截面示意圖；

圖8為本實用新型圖7中增設型鋼或預制件的截面示意圖；

圖9為本實用新型圖8中增設支架的結構示意圖；

圖10為本實用新型中相鄰橫梁或立柱的局部剖視圖；

圖11為本實用新型縱梁的拼接結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步說明。

實施例1

如圖1所示，本實用新型的一種高強度城市地下綜合管廊，包括由頂板101、底板102和兩側板103拼裝形成箱型管節104，具體可采用焊接、法蘭連接或隱藏式螺栓連接等連接方式。箱型管節104為矩形，同時，箱型管節104可以長達15～25米，只要運輸條件許可，長度可以更長，這樣整個管廊接縫減少，密封性更好；將得到的箱型管節104沿軸向拼裝形成高強度城市地下綜合管廊100，相鄰箱型管節104通過焊接、法蘭連接或隱藏式螺栓等不同的方式連接。

該頂板101、底板102和側板103均為外側和/或內側有凸起的波形板，其波紋紋路方向與管廊延伸方向一致。所述波形板由金屬板構成，該金屬板自身彎折形成凸起；或金屬板彎折形成凸起形狀，用板材或管材與該凸起組合形成空心腔體結構；或由金屬板和金屬管拼接而成；或者由C型鋼、槽鋼、工字鋼、弧形鋼、角鋼或波紋板與金屬板扣合形成帶有空心腔體結構。帶凸起的板材采用了大慣性矩原理，大慣性矩原理是通過將平直板成型為截面帶有凸起結構的板片，使得其截面慣性矩大大提高，抗彎、抗扭及抗變形的能力顯著提升，繼而使板片承載能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取決于凸起的形狀及尺寸。

而底板102也可為是預制鋼筋/預應力混凝土板或現場澆筑式鋼筋/預應力混凝土板。

同時，該頂板101和側板103還均為拱狀波紋板片，其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致，且側板103向管廊外側起拱。其中頂板運用了管土共同受力原理，其拱形板片與回填土協同受力；且其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向 的相鄰頂板之間并排設有橫梁，除管廊最開始和最末端橫梁外，頂板在橫梁上的水平分力左右相抵消，整體結構承載能力更強。同時，側板同樣運用了管土共同受力原理，其拱形板片與回填土協同受力；且拱形板片向管廊外側起拱，其起拱的紋路方向與管廊延伸方向一致，而且沿管廊延伸方向的相鄰側板之間并排設有立柱，除管廊最開始和最末端立柱外，側板在立柱上的水平分力左右相抵消，整體結構承載能力更強。

上述箱型管節104的棱邊處還設有縱梁105。該縱梁105是型鋼、實心鋼材、中空結構鋼材、組合拼接式中空結構、現澆混凝土柱或預制混凝土柱，如圖11所示。向具有中空結構的縱梁內填充素混凝土或鋼筋混凝土，使得受壓構件能充分發揮混凝土所具有的優越抗壓性能和鋼材所具有的優越抗拉性能。上述縱梁的中空結構為橫截面周邊的空心腔體結構，該閉合式橫截面的空心腔體結構較之開口式橫截面的空心腔體結構，抗扭剛度更高、抗豎向失穩能力更強，加之管廊為箱型結構，因此，管廊的豎向承壓能力得以進一步加強。

沿箱型管節104軸向在頂板101/底板102的兩端設有中空的橫梁106，還在側板103的兩端設有中空的立柱107，對應的橫梁106和立柱107首尾相接形成框型骨架，相鄰箱型管節104通過框型骨架軸向拼裝形成綜合管廊100。頂板101/底板102可為單塊板片，或由多塊板片構成。當由多塊板片構成時，相鄰板片之間并排設有橫梁106。同時側板103亦可為單塊板片，或由多塊板片構成，相鄰板片之間并排設有立柱107，對應立柱107和橫梁106首尾相接形成框型骨架。上述框架骨架采用框架式結構受力承壓原理，成為主要受力承壓構件，結構可以防止側向失穩，增加整體強度。橫梁106及立柱107是型鋼、實心鋼材、中空結構鋼材、組合拼接式中空結構、現澆混凝土柱或預制混凝土柱。向具有中空結構的橫梁或立柱內填充素混凝土或鋼筋混凝土，使得受壓構件能充分發揮混凝土所具有的優越抗壓性能和鋼材所具有的優越抗拉性能。橫梁或立柱的中空結構為橫截面周邊的空心腔體結構，該閉合式橫截面的空心腔體結構較之開口式橫截面的空心腔體結構，抗扭剛度更高、抗豎向失穩能力更強，加之管廊為箱型結構，因此，管廊的豎向承壓能力得以進一步加強。

上述橫梁106沿箱型管節高度方向疊設至少一個橫梁106；或者所述立柱107沿箱型管節寬度方向疊設至少一個立柱107。相鄰橫梁106或立柱107的中空結構之間穿設可加強結構承載能力的鋼筋108，如圖10所示。同時可以在中空的橫梁106和中空的立柱107內腔中可填充素混凝土或鋼筋混凝土，利用混凝土優越的承壓能力和鋼管的對混 凝土的包圍作用，使鋼管的承壓能力極大的增強；按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土，方、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管，鋼管混凝土作為受壓構件能充分發揮混凝土所具有的優越抗壓性能和鋼材所具有的優越抗拉性能。

上述底板102上的橫梁106和縱梁105兩者結合為一體形成建筑行業中的“基礎梁+地圈梁”結構，使得整個管廊無論是承載能力還是抗震性、抗動載能力以及抵抗不均勻沉降的性能都得到了極大的提高。由于本結構中的荷載主要由較短鋼管構成的橫梁承擔，根據地質需要可采取橫梁下打樁，則橫梁和樁基礎構成了整個結構的承重結構，底板兩側縱梁將間隔布設的橫梁有效的連接為一整套，組成的連續閉合的地圈梁，增強了底板水平面的剛度，基礎梁和地圈梁組成了抗震限裂體系，能明顯有效的改善不均勻沉降引起結構開裂、錯臺、坍塌等破壞的負作用，使得結構有效的鏈接為一個整體，各支撐點反力更均勻。

如圖4、圖5所示，綜合管廊100的內壁、位于頂板和底板上的橫梁106之間垂直設有立柱107，該立柱107將綜合管廊分隔為多倉式綜合管廊。在多倉式綜合管廊內部、沿其軸向方向上的相鄰立柱107之間可以無側板103，省去管廊橫截面中間的分隔墻板的側板，僅保留中間的立柱，不影響結構承載力的情況下節約成本，加快施工進度，提高了管廊的通風性，也增加了管廊內部施工操作空間，如圖6所示。多倉式綜合管廊內部，可在相鄰立柱間布設所需用途的隔板，如防火板、鋼板或裝飾板等。如圖8、9所示，還可在相鄰立柱間增設型鋼109或其他預制件，型鋼109或預制件可布設用于布置電線或管道的固定式支架110或可沿型鋼或預制件來回滑動的移動式支架，還對應設有支撐點。該多倉式綜合管廊可以根據管道及管線的大小、重量合理布設，更大限度的提高整個管廊截面的利用率。

實施例2

如圖2所示，實施例2與實施1的結構基本相同，區別之處在于：該側板103為平直狀的波紋板，其起拱紋路方向與立柱延伸方向一致。該綜合管廊中紋路方向與與立柱方向一致的側板運用了波形鋼腹板橋梁原理，其波紋紋路豎直與自身上下連接法蘭或縱梁組成波形鋼腹板，整體承載以及抗側向壓力都得到極大提升。

實施例3

如圖3所示，實施例3與實施1的結構基本相同，區別之處在于：該側板103為平直狀的波紋板，其起拱紋路方向與管廊延伸方向一致。帶凸起的板材采用了大慣性矩原 理，大慣性矩原理是通過將平直板成型為截面帶有凸起結構的板片，使得其截面慣性矩大大提高，抗彎、抗扭及抗變形的能力顯著提升，繼而使板片承載能力相比平直板大大提高，其性能提升程度取決于凸起的形狀及尺寸。

該高強度城市地下綜合管廊一般可運用于地下共用溝、市政共用管道、地下集水管、給排水管、人行或車行通道、地下管線的保護用管。