新型大跨徑裝配式箱型通道探析

丁楠，殷濤，楊大海 （安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

安徽省內(nèi)裝配式鋼筋混凝土通道，自2006年依托六武高速首次應(yīng)用，至今已過10余年。經(jīng)過持續(xù)的改進(jìn)和應(yīng)用，裝配式通道結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)性、施工便利性、環(huán)境適應(yīng)性方面都取得了較大發(fā)展。通道產(chǎn)品在全國范圍內(nèi)得到了業(yè)主的信賴和好評，已經(jīng)在黑龍江、廣東、浙江、湖北、青海等多地多個項目中得到很好的應(yīng)用。目前，管型通道包含6種規(guī)格，箱型通道包含5種規(guī)格，以適用不同凈空需求的公路通道。其中，最小凈空尺寸為3m×2.5m，最大凈空尺寸為7m×4.5m。

隨著社會的發(fā)展，現(xiàn)有的通道尺寸已難以滿足人民群眾的通行需求與區(qū)域發(fā)展需求，擴(kuò)大通行能力的方案主要有：

①采用橋梁方案，如采用空心板或密肋式T梁等；

②研發(fā)大跨徑通道。

其中，采用橋梁方案的弊端是需要考慮樁基、橋臺、墩柱、蓋梁等下部結(jié)構(gòu)施工；而大跨徑通道，往往僅需進(jìn)行簡單的地基換填處理，然后現(xiàn)場拼接預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆底板即可，在施工速度、經(jīng)濟(jì)性方面具有優(yōu)勢。

1 大跨徑裝配式通道結(jié)構(gòu)介紹

新型大跨徑箱型通道以市場需求為導(dǎo)向，以經(jīng)濟(jì)性為原則，寬度為10 m～13m，高度為5.5m，適用填土高度0.1m～2m，可用于高速公路、市政道路下穿通道等。

結(jié)構(gòu)設(shè)計時，考慮吊裝需要，對裝配式通道進(jìn)行縱橫向分塊，縱向長度為1m，橫向分為四部分，其中包括：1塊預(yù)制頂板+2塊預(yù)制側(cè)墻+1塊現(xiàn)澆底板。具體施工流程如下：

①進(jìn)行地基處理，并澆筑20cm C25素混凝土墊層；

圖1 新型箱型通道示意圖

②吊裝側(cè)墻構(gòu)件；

③吊裝頂板構(gòu)件；

④現(xiàn)澆底板混凝土；

⑤回填周圍土體。

考慮經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)不同部位的受力需要，頂板采用C50混凝土，側(cè)墻采用C40混凝土，底板采用C30混凝土。頂板配置預(yù)應(yīng)力鋼束，采用后張法，按預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計，每節(jié)段布置3束，分別為N1、N2、N3，間距30cm。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)計算

采用MIDAS CIVIL進(jìn)行數(shù)值分析。模型總圖，如圖5所示。

圖2 新型箱型通道標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

圖3 整體現(xiàn)澆底板

圖4 頂板預(yù)應(yīng)力配置示意

圖5 結(jié)構(gòu)有限元模型

考慮土與結(jié)構(gòu)的聯(lián)合作用，分析中利用節(jié)點(diǎn)彈性支撐建立橫向和豎向的土彈簧。彈簧的剛度依據(jù)“M”法計算，得到土的水平作用效應(yīng)。其中，土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)取用10MN/m。

計算中主要考慮自重、豎向土壓力、側(cè)向土壓力及汽車荷載等作用。各作用均依據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2015）規(guī)定取值。其中汽車荷載按公路—I級進(jìn)行考慮。

2.2 構(gòu)件截面設(shè)計

經(jīng)計算，各構(gòu)件截面設(shè)計情況，見表1所示。

大跨徑箱通壁厚及預(yù)應(yīng)力配置情況 表1

3 經(jīng)濟(jì)性分析

大跨徑箱型通道單價測算結(jié)果，如表2所示。

大跨徑箱通道每延米單價 表2

4 結(jié)論

新型大跨徑裝配式箱型通道寬度為10m～13m，高度為5.5m，適用填土高度0.1m～2m，可用于高速公路、市政道路下穿通道等。目前，國內(nèi)尚未對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。本文對大跨徑裝配式箱型通道進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和造價分析。研究表明，大跨徑裝配式箱型通道在滿足結(jié)構(gòu)受力的前提下，經(jīng)濟(jì)性合理，相比橋梁結(jié)構(gòu)，可有效節(jié)省橋臺、樁基等下部結(jié)構(gòu)施工周期，具有較高的社會效益，更容易適應(yīng)新時代工程建設(shè)需要。