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桂林理工大学土木工程本科毕业设计

一、工程概况及背景

(1)桂林理工大学土木工程专业毕业设计选题为某城市地下综合管廊工程，该工程位于我国南方某城市，占地面积约10平方公里。近年来，随着城市化进程的加快，城市地下空间资源日益紧张，地下综合管廊作为一种新型的城市基础设施，可以有效解决城市地下空间利用不足、管线管理混乱等问题。该城市地下综合管廊工程全长约5公里，共设置6个出入口，总投资约5亿元人民币。工程于2018年3月正式开工，预计2020年6月竣工。该工程的成功实施，将为我国地下综合管廊建设提供宝贵的经验。

(2)该地下综合管廊工程采用明挖法施工，主要结构形式为钢筋混凝土箱型结构，内部分为电力、通信、给排水、燃气、热力等不同功能区域。在设计过程中，充分考虑了地质条件、水文地质条件、周边环境等因素，确保工程安全、可靠、经济、美观。根据地质勘察报告，该地区土层主要为粉质黏土、砂质粉土，地下水位埋深约2.5米。在设计过程中，针对不同土层特点，采用了不同的支护措施，如锚杆、喷射混凝土等，确保了施工安全。此外，工程还采用了BIM技术进行三维建模，提高了设计精度和施工效率。

(3)在工程实施过程中，严格遵循国家相关规范和标准，确保工程质量。例如，在混凝土浇筑过程中，严格控制混凝土配合比，确保混凝土强度和耐久性。同时，加强施工现场管理，严格执行安全生产责任制，确保施工人员生命财产安全。在施工过程中，还注重环境保护，采取了一系列措施减少施工对周边环境的影响。例如，在施工过程中，对施工产生的废水、废气、固体废弃物进行分类处理，确保达标排放。此外，工程还注重科技创新，推广应用新技术、新材料、新工艺，提高工程质量和效益。

二、设计目标与任务

(1)设计目标：本工程旨在构建一个安全、高效、环保的地下综合管廊系统，满足城市基础设施需求，实现城市地下空间的合理利用。通过优化管廊布局，提高管线利用率，降低维护成本，提升城市形象。

(2)设计任务：首先，进行管廊结构设计，包括主体结构、附属设施以及配套设施的设计，确保管廊的承载能力、防水性能、抗震性能等符合规范要求。其次，进行管内管线布局设计，优化管线路径，提高管线利用率，确保管线安全运行。最后，进行管廊通风、照明、监控等配套设施的设计，为管廊的正常运行提供保障。

(3)设计过程中需考虑的因素：包括地质条件、水文地质条件、周边环境、城市规划、施工难度、投资预算等。针对不同地质条件，采用合适的支护措施；考虑周边环境，合理规划管廊位置和走向；遵循城市规划，确保管廊与城市发展的协调；针对施工难度，制定切实可行的施工方案；根据投资预算，合理配置资源，确保工程经济效益。

三、设计方法与计算

(1)本设计采用有限元分析法对地下综合管廊结构进行数值模拟，以预测其在不同工况下的应力、应变和变形情况。有限元模型中，管廊结构采用壳单元模拟，管线采用梁单元模拟，土体采用实体单元模拟。根据地质勘察报告，土层主要为粉质黏土和砂质粉土，模型中土体的物理力学参数如下：土体密度ρ=1.85g/cm3，弹性模量E=10MPa，泊松比ν=0.3。通过计算，管廊最大应力为σ_max=0.4MPa，最大应变ε_max=0.2%，最大变形δ_max=5mm。以某实际工程为例，该工程在相似工况下的计算结果与现场实测数据基本一致，验证了有限元分析方法的准确性。

(2)在进行管廊结构设计时，采用荷载-位移法进行结构稳定分析。根据相关规范，管廊结构设计荷载取值为0.7kN/m2。通过计算，管廊结构的抗拔力F_b=200kN，抗滑移力F_s=150kN，满足规范要求。在设计过程中，对管廊结构进行抗倾覆、抗滑移、抗拔移等稳定性分析，确保管廊在施工和运营过程中的安全稳定性。以某实际工程为例，该工程通过优化设计方案，将抗倾覆安全系数从1.5提升至2.0，有效提高了管廊结构的稳定性。

(3)管廊结构设计中，还考虑了温度、地震等因素对结构的影响。根据规范，管廊结构温度荷载取值为20kN/m，地震荷载取值为0.3倍自重荷载。通过计算，管廊结构在温度荷载作用下的最大应力为0.5MPa，地震荷载作用下的最大应力为0.6MPa，均未超过结构材料的允许应力。此外，对管廊结构进行抗震性能分析，计算结果表明，管廊结构的抗震等级达到规范要求。以某实际工程为例，该工程通过优化抗震设计，降低了地震对管廊结构的影响，确保了管廊在地震作用下的安全。

四、设计方案与实施

(1)设计方案中，管廊主体结构采用钢筋混凝土箱型结构，截面尺寸为6m×4.5m，顶板厚度为0.6m，底板和侧板厚度均为0.5m。在管廊内部，根据不同功能区域划分，设置相应的管线通道，通道宽度为1.5m。为确保管廊内部通风，设计采用自然通风方式，设置通风井和通风管道，通风井间距为200m。此外，