综合管廊抗震分析研究进展综述

袁 勇，朱 力，禹海涛, *，马华兵，李婷婷

(1.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092；2.中交二公局工程设计研究院，陕西 西安 710065；3.中交二公局第六工程有限公司，陕西 西安 710075；4.同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)

0 引言

地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、天然气等市政管线的公共隧道及其附属设施[1]。相较于传统直埋于地下或架在空中的市政管线形式，城市地下综合管廊具有以下优势[2]：1)管线增容扩容方便，易于在综合管廊内部检修维护，有效避免道路反复开挖；2)廊道内管线不与土壤直接接触，抗腐蚀性能好，最大限度增加管线使用寿命；3)防灾减灾性能突出。目前，我国众多城市已经开展了地下综合管廊示范工程建设。截至2020年底，全国已累计开工建设城市地下综合管廊近5 000 km。地下综合管廊具有区别于其他类型地下工程的结构特点，具体为：1)综合管廊多采用明挖回填方式埋置于地表以下2.0～2.5 m，属于浅埋结构；2)由于综合管廊的功能多样性与复杂性，空间跨度较小，通常情况下跨径3～5 m，属于大型地下线性空间结构[3]；3)综合管廊由管廊结构和内置管道组成，是“城市生命线”的载体。

近年来，国内外地震频发，地下综合管廊在地震作用下发生了较为严重的破坏。除了管廊结构自身的破坏，还有内部管线的损坏，由此引发次生灾害，严重威胁城市公共安全。例如：1964年美国Alaska地震和1971年San Fernando地震，由于周围土体液化大变形导致综合管廊被拉断，液化砂土流入管廊内部，管廊被堵塞，运营停止。1971年，日本宫城地震中，仙台市某段综合管廊连接处被拉断，廊道有裂纹，内部管线因支架损坏产生横向或纵向位移，进而出现不同程度的破坏，其功能失效，城市供给中断。1994年，北岭地震中由于土体侧向大变形导致综合管廊开裂，使得其内的燃气管线发生破坏，导致爆炸[4-5]。1995年，日本阪神地震，仙台市某64 km长的综合管廊供水管道损坏，造成供水中断，水流入供气系统影响供气能力；神户某综合管廊结构接缝处破坏严重，内壁混凝土保护层剥落，虽未对其他管线造成大面积破坏，但仍严重影响了其功能。由此可见，城市地下管线抗震问题日益凸显，尤其对于新兴的综合管廊结构形式，其抗震研究工作至关重要。“十三五”期间，我国科技部立项了多个与城市综合管廊抗震相关的国家重点研发计划项目或课题，以支持综合管廊的抗震研究工作。

本文首先归纳并分析了历史震害实例中综合管廊结构的震害特点以及关键影响因素，简要概括了早期国内外综合管廊抗震研究的发展历程。与已有研究文献[6]不同，本文主要针对目前国内外综合管廊抗震研究所涉及的关键影响因素(输入地震动特征、工程场地特征、管廊结构形式和构造特点)对综合管廊抗震研究的现状展开全面地阐述，以期为后续研究提供参考。

1 综合管廊震害特点及关键影响因素

1.1 综合管廊震害特点

管廊结构横向刚度较大，总体表现为弯剪破坏，且脆性明显，裂缝从腋角边缘开始出现。节点破坏形态为受弯破坏，且主要集中在壁板下部和变截面附近区域[7]，继而出现衬砌龟裂、断裂、内壁混凝土大面积脱落等，可能导致内置管线发生变形、晃动、断裂失效，造成城市供给中断或引发次生灾害[6]。

此外，与一般地下结构抗震特点类似，管廊结构接缝处为薄弱部位，地震发生时常在此处发生张拉失效及渗漏水；破坏多发生在土层介质发生变化、不利场地和结构截面有较大变化处；受周围土体变形影响较大，而对加速度并不敏感[2, 8]。与一般地下结构震害特点的不同之处在于：管廊内布设的管道在随综合管廊结构变形的同时，对加速度较为敏感，可能会断裂失效引发次生灾害，后期维护与重建成本高昂。

1.2 关键影响因素

通过对综合管廊结构震害特点进行分析，可总结得到：

1)地下综合管廊一般埋深较浅，不同地层条件对结构的约束作用表现出差异性。当地层对管廊结构约束作用较小时，管廊与土体之间会发生滑移和脱离，此时需考虑结构自身惯性力的影响；反之，若管廊受周围地层约束作用明显，而对自身加速度响应不敏感时，则可忽略结构自身惯性力的影响。

2)地下综合管廊横断面尺寸介于管线与隧道之间，属于狭长线性地下结构。由于大型综合管廊往往由多个舱室构成，截面刚度相较于大直径隧道大，弯剪破坏和局部剪切破坏最为常见[7]，且管廊接头和接缝处易发生破坏。

3)地下综合管廊作为包含管廊结构和内部管线的结构体系，其震害特点除了包含一般隧道结构和直埋管道各自的震害特点外，还包含了两者连接支座和固定装置的破坏特点。

综上所述，影响综合管廊地震响应机制的3个关键因素分别为输入地震动特征、工程场地特征、管廊结构形式和构造特点。因此，本文将重点从这3个方面对综合管廊抗震研究现状进行综述。

2 国内外综合管廊抗震早期研究历程

2.1 国外综合管廊抗震研究历程

国外综合管廊抗震研究起步较早。1991年，高田至郎等[9]探讨了生命线——管线的抗震设计原理与方法，提供了抗震分析的实用计算公式和参数，并提出管线构造建议。1988—1999年，Rourke等[10]对地震作用下综合管廊结构的受力进行分析，并总结震害特点，指出结构的破坏是由周围土体变形和地震作用共同导致的。2005年，Kimura等[11]提出了2种施工优化方法来改善综合管廊的抗震性能。同时，也有学者重点研究了综合管廊抗震加固措施，例如：Caulfield等[12]和Diemer等[13]先后于2005年和2014年对供水隧洞提出了加固方案。2001年和2002年，Shamsabadi 等[14-16]从综合管廊结构与周围土体相互接触作用的机制出发，根据分析所得结论提出了相应的加固方案。早期国外综合管廊抗震研究多偏于施工和加固方案，并未重点讨论震害发生的机制。

2.2 国内综合管廊抗震研究历程

我国综合管廊建设时间较短，在结构形式和建设环境上与国外综合管廊有明显区别。因此，有必要针对我国综合管廊结构抗震进行系统研究。物理模型试验是初步探究地下管廊结构地震响应规律的有效手段。例如：2007年，冯瑞成[17]开展了均匀场地条件下浅埋明挖共同沟体系的振动台模型试验及数值模拟，获得了结构、土体及内部管线的地震反应规律，并据此提出了抗震设计建议。2008—2009年，史晓军等[18-19]开展了单舱现浇综合管廊大型振动台模型试验，得到管廊结构角部的内力最大，管廊结构内力产生的直接原因是壁板与土接触面的相互作用等结论，本研究设计的层状双向剪切模型箱成为后续开展非一致地震激励模型试验的有效试验装置。2010年，史晓军等[20]、陈隽等[21]、蒋录珍等[22]开展了非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验与数值模拟，试验采用2个振动台分别输入具有相关性的地震激励来代替实际多点激励，试验现场布置如图1所示。研究表明，在非一致纵向激励作用下，结构最大应变呈中间大两端小的分布模式，初步得到了非一致地震激励下管廊结构的地震响应特征。需要指出的是，图1设计的试验加载装置为2个分离的模型箱，忽略了非一致地震激励输入的连续性以及模型场地的连续性。

(a)振动台

数值模拟也随着模型试验的开展而发展，并与模型试验相互验证。2007年，岳庆霞[23]提出了模拟Rayleigh波场的方法，并利用有限元软件研究了管廊在地表Rayleigh波作用下的地震响应；2010年，岳庆霞等[24]建立了多点随机地震动模型，分析了综合管廊在非一致地震激励下的随机反应。2014年，叶飞[4]开展了均匀场地条件下浅埋明挖共同沟体系的数值模拟研究，并与冯瑞成[17]的模型试验相互验证。此外，也有一些学者开展了减隔震措施研究。例如：由浩宇[25]基于抗震理论和数值模拟，参考建筑隔震方法研发了一种支座隔震器，如图2所示。

图2 隔震器设计示意图[25]

2.3 研究现状分析

从国内外地下综合管廊抗震研究发展历程可知，目前关于综合管廊的研究主要集中在地震响应分析，旨在指导综合管廊抗震设计。地震响应分析主要借助振动台试验和数值模拟2种方法，突破了非一致地震激励的试验条件限制，在综合管廊地震响应规律方面取得了初步的研究成果，但至今仍缺乏针对综合管廊结构的抗震设计规范。需要指出的是，前期研究主要针对浅埋明挖现浇管廊单舱结构形式，场地条件考虑为均匀场地，而随着城市综合管廊的大规模建设，近年来出现多种新型管廊结构形式，工程场地条件复杂多样。在这种情况下，更符合实际的地震作用也应被考虑。为此，本文将从输入地震动特征、工程场地特征、管廊结构形式和构造特点3个方面对综合管廊抗震研究的现状进行阐述。

3 地震动特征对综合管廊结构地震响应的影响研究现状

早期，为初步得到定性的综合管廊地震响应规律，地震动输入方向仅简单考虑为一致垂直入射，往往忽略了浅埋地下结构受地表Rayleigh波的影响。此外，综合管廊作为狭长地下结构，其纵向地震响应也需重点关注。为进一步精确把握地下综合管廊地震响应，学者们考虑了更符合实际的地震动特征对综合管廊的地震响应进行研究。

3.1 地震动输入特征对综合管廊结构地震响应的影响研究现状

为考虑地震波传播的行波效应，史晓军等[20]、陈隽等[21]、蒋录珍等[22]开展了非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验与数值模拟。针对该试验存在模型箱不连续输入的问题，Yuan等[26]、Yu等[27]推导出离散输入与连续输入的等效性与转换条件，并基于该理论研发了多台阵非一致激励物理试验平台；韩俊艳等[28]研制了可考虑土体连续性的悬挂式连续体模型箱，并在北京工业大学多台阵振动台系统上进行埋地管线抗震试验，对不同箱体中土体、管道加速度及管道应变等数据进行分析。研究结果表明，与一致激励相比，非一致激励可使管道和土体产生更大的相对位移，从而放大管道应变响应。也有学者进一步研究了地震输入方向对管廊结构和地层响应的影响。例如: 周晓洁等[29]进行了地震动斜入射条件下层状场地中地下综合管廊的地震响应，发现SV波以30°临界角入射时地表加速度响应最大，且成层土中含有软弱土层时管廊结构地震响应更为剧烈。杜盼辉[30]考虑了支墩与管道、支墩与管廊、管廊和土体的相互作用，分别研究了纵横2个方向激励下非均匀场地中综合管廊的地震响应特点。钟逸[31]考虑沿线土层的分布情况、预应力钢绞线的作用以及土体的非线性，运用广义反应位移法进行了地下管廊纵向地震响应分析。结果显示，相比近场，远场地震作用下管廊地震响应更剧烈，地震波的Arias烈度、频谱成分、重要持时等都对管廊纵向地震响应有一定的影响。因此，应重视非均匀场地层条件下地下综合管廊的抗震设计。

3.2 地表Rayleigh波对综合管廊结构地震响应的影响研究现状

地表Rayleigh波对浅埋地下结构的影响是不容忽视的。目前，学者们主要采用数值模拟开展Rayleigh波作用下综合管廊的地震响应研究。罗韬[32]利用小波变化多尺度分解技术对地震波进行重构生成Rayleigh波，并研究得到了在Rayleigh波作用下综合管廊的地震响应特点。庄鑫磊[33]采用有限元数值模拟方法对Rayleigh波作用下综合管廊的地震响应以及影响因素进行了研究，并提出了Rayleigh波作用下的整体式反应位移法。施有志等[34]建立了双舱综合管廊三维有限元模型，通过在边界上多次施加脉冲荷载生成Rayleigh波，开展了Rayleigh波与底部输入地震加速度多种组合共同作用下综合管廊的地震响应研究。结果表明，管廊结构纵向动力响应受沿轴向入射的Rayleigh波影响相对较大，且底部地震波与地表Rayleigh波共同作用比单独底部输入得到的整体响应更大，两者的匹配程度对结构动力响应结果有一定影响。上述研究提出并验证了Rayleigh波的生成方法，且进一步揭示了Rayleigh波作用下综合管廊的地震响应规律，并与底部输入地震动共同考虑进行地震响应分析，对综合管廊结构设计具有指导意义。

以上研究表明，不同地震动特性会对综合管廊地震响应产生显著影响，尤其在非均匀场地条件下，地层性质的差异性会极大地改变管廊结构的地震响应特征，进而对管廊结构的抗震安全性构成威胁。因此，综合管廊结构抗震设计应重视非均匀场地条件及最不利地震动特征的影响。此外，浅埋结构抗震设计还需考虑地表Rayleigh波的作用。

4 工程场地特征对综合管廊结构地震响应的影响研究现状

早期综合管廊地震响应研究主要针对的是均匀场地条件，而随着综合管廊建设的快速发展，不利工程场地条件及复杂场地条件下的综合管廊抗震问题也亟待研究。目前已有学者对多种非均匀场地条件下的综合管廊地震响应进行了大量研究，本文将针对饱和(可液化)地层和断层破碎带2种不利场地条件分别进行阐述。

4.1 饱和地层综合管廊地震响应研究现状

杨剑等[35]利用FLAC软件模拟单舱综合管廊在地震液化条件下的动力响应，研究了场地加速度响应、地表位移、超孔压比等动力特性以及结构的内力变化规律，初步揭示了可液化土中浅埋地下单舱综合管廊的动力特性。结果表明，管廊结构会随着液化土较大的侧向剪切变形和上浮位移发生侧向和隆起位移。但是研究未考虑多方向地震动输入条件，且仅针对单舱结构形式，因此还需进一步研究。

蒋录珍等[36]建立了饱和土体场地条件下地下综合管廊结构与周围土体的相互作用动力模型，并分析了不同地震波时程、加速度峰值、入射角度、孔隙率以及地应力场等因素对综合管廊地震响应的影响，结果表明孔隙水压力是影响结构变形的主要因素之一。研究还发现，在单相土介质-综合管廊结构上施加基于有效应力法得到的地震波场，可以代替固-液两相介质场地的反应，这一结论为提出饱和两相介质-地下综合管廊简化计算模型提供了理论依据。

4.2 断层场地综合管廊地震响应研究现状

卢刚刚[37]开展了综合管廊60°斜穿地裂缝的振动台试验，分析了综合管廊在地裂缝不同位置处的地震响应。结果表明，当综合管廊位于地裂缝上下盘不同位置时，结构的加速度响应、应变响应、土体与管廊相互作用表现出不同的特点。

武华侨[38]利用ABAQUS模拟了综合管廊在走滑断层、逆断层运动产生的不同断层位移作用下的非线性响应，讨论了断层作用下管廊结构的薄弱部位分布及破坏情况；同时，对比分析了断层倾角、破碎带宽度、埋深对管廊反应的影响特点及程度。结果表明，通过设计综合管廊线形、埋深以及加固破碎带可以减弱地震对结构的影响。

以上研究针对特殊工程场地条件下综合管廊结构的地震响应进行分析，初步得到了不同场地条件下的自由场动力响应及其对综合管廊地震响应的影响机制，可为特定场地条件下综合管廊结构的抗震设计提供参考。但研究缺乏与其他关键因素耦合的组合工况分析，且所得结论与隧道结构类似，后续还需针对综合管廊结构自身的特点，深入探究不同场地条件下综合管廊结构及内部设施的地震响应特性。

5 针对管廊结构形式和构造特点的抗震研究现状

针对综合管廊不同结构形式和构造特点，目前抗震研究可大致分为3类：管廊接头和接缝的研究、对管廊典型节点的研究以及依托实际工程对不同管廊结构形式的地震响应研究。

5.1 管廊接头和接缝抗震研究现状

根据综合管廊震害的调研结果可知，管廊接头和接缝处以及结构截面较大变化处更易破坏。因此，其应该作为结构分析的重点对象。随着预制装配式管廊结构的飞速发展，预制装配式接头的抗震性能也被重点研究。

蒋录珍等[39]基于横向有接头的综合管廊非一致激励振动台试验建立有限元模型，发现采用非线性弹簧单元进行地下综合管廊接头响应分析的结果与试验结果较为吻合，非线性弹簧单元为接头模拟提供了新思路。刘营等[40]综合考虑预制管廊接头连接、土与结构相互作用以及预制与现浇段连接处的边界条件，对不同管廊结构进行了抗震分析，结果表明预制与现浇段连接位置最易发生剪切破坏。王鹏宇[8]针对预制综合管廊体系分别建立整体及带接头的有限元模型，对比分析接头的存在对地下综合管廊地震响应的影响，结果表明，若考虑接头的影响，管廊结构损伤程度明显降低，但内置管道的动力响应有所增加。Ding等[41]对有接头和无接头的综合管廊进行了一系列振动台试验，采用一致激励分别输入3种地震波，结果表明，无接头管廊结构相比有接头管廊结构，峰值应变和弯矩响应均有显著增大，说明接头的设置有利于提高综合管廊结构的抗震性能。谷音等[42]基于预制综合管廊-接头-场地土三维分析模型，研究不同接头连接刚度、不同预制节段长度以及行波效应对预制综合管廊接头处地震响应的影响，得到预制综合管廊接头的位移和加速度响应以及预制标准节段长度的变化规律，为接头设计提供参考。

上述研究开展了含接头综合管廊地震响应的数值模拟和振动台试验分析，探明了接头对管廊结构与地层响应的影响机制，即接头存在会使综合管廊结构体系和内部设施的加速度增大，但管廊结构自身的损伤、峰值应变与弯矩会降低。另外，上述研究也对接头刚度、节段长度、行波效应等因素进行了参数化分析，可为管廊结构接头优化设计提供参考。

5.2 管廊典型节点抗震研究现状

过去研究多聚焦于单体综合管廊结构标准段的地震响应，而城市地下综合管廊的进风口、排风口以及交叉口等变截面部位，属于受力复杂且刚度突变的典型节点[43]，有学者已对此展开了地震响应和结构抗震研究。

姜龙[43]结合实际工程选取进风口节点建立了二维土-结构相互作用有限元模型，并得到其在单双向地震激励下的地震响应规律。赵丹阳[44]建立了2个单舱矩形管廊的十字形交叉节点三维整体分析模型，对比分析了特定地震波单向及双向作用下交叉节点的地震响应。研究发现，单向地震作用下垂直于地震动传播方向的结构位移响应比传播方向的大，双向地震作用下非主震方向结构的位移响应最大，且节点易发生应力集中现象。黄德洲[45]考虑了更加复杂的交叉节点，建立三维有限元模型对复杂三舱-四舱交叉口结构进行研究，归纳总结了复杂交叉口节点的地震响应规律。梁建文等[46]利用ABAQUS有限元软件进行了地下T型交叉管廊的抗震时程分析，结果表明T型交叉管廊在2个方向的内力特点不同。王睿珺[47]基于实际综合管廊网络工程背景，建立了梁-土弹簧网络综合管廊有限元模型，并研究了地震传播方向、非一致激励以及接口存在对综合管廊网络地震响应的影响。Zhang等[48-49]依托特高压综合管廊工程，以隧道-竖井变刚度节点为对象，开展了大规模多工况振动台模型试验研究，基于变刚度节点地层-结构动力相互作用机制，提出了隧道变刚度节点的广义拟静力分析模型，并推导出相关解析解以指导节点设计。

综上所述，由于典型节点自身形式的复杂性和不同方向刚度的差异性，目前文献多采用不同地震动输入方向组合对综合管廊结构的特殊截面、节点进行地震响应研究，以获取管廊结构的最不利地震动响应，进而为结构抗震设计提供依据。

5.3 不同结构形式的综合管廊抗震研究现状

5.3.1 不同断面形式和断面尺寸的综合管廊抗震研究现状

随着不同断面形状和断面尺寸综合管廊的出现，已有学者对综合管廊断面形式进行了系统研究。廖智麒[50]建立了10个不同断面尺寸的综合管廊数值模型，分析断面尺寸变化对地震波作用下综合管廊各项参数的影响。杨一靖[51]依托实际工程，对圆形、矩形、拱形断面形式的单舱地下综合管廊结构进行静动力响应分析，发现在不同峰值加速度水平地震作用下同一工况中，对于应力极值，拱形管廊最大、矩形次之、圆形最小；而对于水平位移，圆形管廊最大、拱形管廊次之、矩形管廊最小。基于功能要求，双舱及多舱综合管廊目前也被广泛应用。仉文岗等[52]利用小型振动台开展了双舱矩形截面地下管廊的抗震性能和周围土体的响应研究，并通过数值模拟和模型试验结果对比分析，得到了双舱综合管廊及周围土体的地震响应特征。

上述研究工作探讨了综合管廊的断面尺寸、断面形状对结构地震响应的影响，并考虑了不同地震动特征、场地分层以及结构埋深等多种因素，可为综合管廊的结构设计提供指导。

5.3.2 预制装配式综合管廊抗震研究现状

为提高综合管廊施工效率，改善施工环境，预制装配式综合管廊得到飞速发展。目前，已有文献对预制装配式综合管廊结构开展了抗震研究。杜青等[53]提出了一种预制装配式矩形钢筋混凝土管廊节段三维分离式数值模型，并利用预制装配式管廊节段的低周反复荷载试验结果验证了数值模型的合理性，研究指出，顶板与侧壁连接处的倒L型节点区为地震破坏薄弱区。Pan等[54]对2种带端部边界构件的预制L型接头(转角处)进行了试验研究，探究了L型节点在不同荷载组合作用下的力学性能。

叠合板式预制板块可按照需求任意组合，因此被广泛应用。叠合装配式地下综合管廊是由叠合墙体、叠合顶板和现浇钢筋混凝土底板叠合而成的箱型结构。魏奇科等[55]开展了10个叠合装配式和整体现浇式综合管廊结构边节点和中节点的抗震性能试验，得到不同体积配箍率和不同纵筋锚固长度情况下边节点和中节点的破坏形态特征，给出了节点处箍筋间距和纵筋锚固长度的建议。杨艳敏等[56]基于拟静力试验，研究了底部腋脚配置斜向钢筋的叠合装配式管廊结构的抗震性能，以指导实际工程。李正英等[57]针对采用镦锚钢筋技术的叠合式装配综合管廊墙板节点构件设计了足尺试验，分析了镦锚钢筋锚固长度的合理取值，并对工程实际设计提出指导性意见。目前，关于叠合装配式地下结构的地震响应及破坏机制研究还处于初步阶段，上述研究皆为对节段和节点构件进行的试验研究，缺乏对整体结构的地震响应研究，其地震反应规律尚不明确，且未考虑行波效应、不利场地条件、地震动特征等对节点抗震性能的影响。

钢波纹管廊相较于钢筋混凝土管廊，具有强度高、柔性好、寿命长、形式多样、场地适应性强、施工周期短、施工无扬尘噪音且造价低等优点，建设与推广钢波纹管综合管廊有重大意义[58]。Yue等[59]通过振动台模型试验，研究了承载各种支架和管道的预制波纹钢隧道的动力响应和损伤机制。陈守一[60]建立钢波纹综合管廊有限元模型，采用动力时程方法分析，提出了考虑土-钢相互作用的钢波纹综合管廊抗震分析方法。岳峰等[61]在此基础上，对管廊和土-场地之间的相互作用机制进行参数分析，并结合国内外抗震设计规范提出了考虑土-钢相互作用的波纹钢管廊抗震计算方法。但是上述计算和分析方法未对管廊支架等进行建模。

除一般场地条件外，有学者扩展研究了可液化场地波纹钢管廊的地震响应特点。刘博文[3]开展了钢波纹结构管廊在一般场地和可液化场地的大型振动台缩尺模型试验研究，提出了影响结构动力响应的关键参数，并为此类管廊的设计及内部支架的布置提出了建议。Yue等[62]采用振动台试验和数值模拟的方法，研究了液化场地浅埋预制波纹钢综合管廊的地震破坏机制，为预制波纹钢综合管廊的安全设计提供了建议。上述研究考虑了土与结构的相互作用，得到了不同场地条件下波纹钢管廊结构的地震响应，并提出了相应的抗震分析方法。但对波纹钢管廊的地震响应研究还缺乏对非一致激励的考虑，对波纹钢管廊连接接头的力学性能也缺乏研究。

5.3.3 实际或拟建新型结构形式综合管廊的抗震研究现状

随着近年来新型结构形式综合管廊的不断涌现，有学者针对实际或拟建新型结构形式的综合管廊进行了抗震分析。王灵仙等[63]针对某市地下综合管廊工程，研究与下沉道路一体化构建、包含梁柱结构的现浇综合管廊的受力性能和抗震性能，并对该地下综合管廊的设计进行了验证。王长祥等[64]针对因预制装配技术难以满足多舱室需求而发展的组合式预制三舱综合管廊结构，提出一种适用于组合式预制三舱管廊纵向抗震分析的壳-弹簧计算模型，讨论了组合式预制三舱管廊的变形以及双舱管廊和单舱管廊之间的相互影响，相关建模及研究结论可为组合式管廊的抗震设计提供一定参考。韩佳欣[65]基于ABAQUS有限元软件，对配置纤维增强复合材料螺纹筋(FRP筋)的地下综合管廊进行抗震性能研究，结果表明其具有良好的抗震性能，并在此基础上提出了抗震设计建议。为集约高效地使用地下空间，实现城市可持续开发建设，出现了综合管廊与地铁车站共构结构体系这种新型建设形式。马晓明[66]建立了土-综合管廊和地铁车站共构结构体系模型，并进行了地震响应规律分析。

上述研究工作针对新型综合管廊结构形式开展了地震响应研究，一方面可指导拟建新型管廊工程的结构设计，另一方面有助于进一步探索出抗震性能更优、装配更简单、更集约利用地下空间的新型管廊结构形式。随着城市综合管廊大规模建设，单体综合管廊开始向共构结构体系等形式发展，预制装配式、抗震新材料的引入将成为发展趋势，因此需要配合发展趋势进一步开展相应的研究工作。

6 综合管廊减隔震研究现状

城市地下综合管廊系统是保障城市运行的重要基础设施和生命线工程，虽然地下综合管廊已经被证明相比直埋管线有易于维护、抗震防灾性能好、延长管线寿命等优点，但由于管廊结构的断面较大且兼具功能性，在地震作用下结构响应更加显著并可能带来次生灾害。为最大程度避免综合管廊震害带来的社会经济损失，综合管廊减隔震也是结构抗震分析中的重要组成部分和主要设计目标。

已有学者针对管廊结构以及内部管道的减隔震开展了研究，提出了新型隔震设备和隔震措施以及改进的结构形式。凌建宝等[67]依托实际工程总结了预制管廊抗震构造措施、节段间抗震缝的构造措施、与竖向进出口连接处的抗震构造措施以及廊内管道的抗震构造措施。任建喜等[68]提出了一种新型综合管廊抗震支墩，基于黏弹性边界对该支墩和传统支墩进行了对比分析，验证了抗震支墩具有更优的抗震性能。胡天羽[69]研究了减震层对综合管廊的减震作用，并分析了减震层的参数对减震效果的影响。

目前综合管廊的减震措施主要参考隧道的减震措施；而由综合管廊的震害特征可知，应进一步研究能有效降低内置管线的动力响应和连接处的减隔震技术[2]。另外，也要对不同管廊功能性所带来的次生灾害问题(火灾、爆炸等)进行深入研究。

7 结论与展望

本文介绍了国内外综合管廊抗震发展历程，并系统阐述了综合管廊抗震的研究现状。通过总结分析得出以下结论：

1)输入地震动特征会对综合管廊地震响应产生显著影响，尤其是非均匀场地条件下影响更为不利；浅埋结构抗震设计还应重视地表Rayleigh波的影响。

2)目前在工程场地特征方面的抗震研究主要集中于液化地层、断层破碎带等不利场地条件，并探究了关键场地参数对综合管廊结构地震响应的影响机制，为管廊结构抗震设计与分析提供了科学依据。

3)针对不同的管廊结构形式和构造特点，目前研究主要从接头和接缝、管廊典型节点、实际或拟建工程新型管廊结构形式3方面分析了管廊结构节点的抗震性能和地震响应特点，但还需进一步探索抗震性能更优、装配更简单、空间利用更集约化的新型管廊结构形式。

4)目前关于综合管廊的减隔震研究还比较少，工程上主要借鉴传统隧道结构的抗减震措施，如节段间抗震缝、预制结构抗震构造等。但考虑到综合管廊区别于一般地下结构的震害特点及其功能性以及管廊结构-功能设施体系间的动力相互作用，还应重点研究廊内管道、管道支座以及整个管廊体系的抗减震措施。

5)目前综合管廊抗震研究工作主要围绕综合管廊结构本身的地震响应特征开展，对内部管线及支座的抗震安全性研究较少，且已有研究多基于具体工程条件，结论的广泛性和通用性还需进一步探究。另外，关于地震灾害演化和灾害链的研究亦是空白。

通过对已有成果的总结与研究现状的讨论，提出今后的研究方向与建议如下：

1)由于场地条件、地震动特征和结构自身的形式是决定综合管廊地震响应的3个关键因素，因此管廊结构抗震设计应重视关键因素的影响分析，并尽快提出相应的简化实用分析方法，便于指导结构设计。

2)目前新型综合管廊建设呈现出装配便捷、适用性强、集约化、多功能、多舱室等发展趋势，后续应针对新型管廊结构的抗震性能深入开展研究工作。

3)应重视综合管廊功能性对抗震安全性的需求，即除考虑一般地下结构抗震分析面临的难题外，还需结合综合管廊自身的功能需求，进一步加强管廊结构与内部管线/设备共同作用的地震响应分析及结构-功能一体化抗震设计研究工作，进而提出合理的减隔震措施。