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)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

安徽省內裝配式鋼筋混凝土通道，自2006年依托六武高速首次應用，至今已過10余年。經(jīng)過持續(xù)的改進和應用，裝配式通道結構在經(jīng)濟性、施工便利性、環(huán)境適應性方面都取得了較大發(fā)展。通道產品在全國范圍內得到了業(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、蓋梁等下部結構施工；而大跨徑通道，往往僅需進行簡單的地基換填處理，然后現(xiàn)場拼接預制構件、現(xiàn)澆底板即可，在施工速度、經(jīng)濟性方面具有優(yōu)勢。

1 大跨徑裝配式通道結構介紹

新型大跨徑箱型通道以市場需求為導向，以經(jīng)濟性為原則，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。

結構設計時，考慮吊裝需要，對裝配式通道進行縱橫向分塊，縱向長度為1m，橫向分為四部分，其中包括：1塊預制頂板+2塊預制側墻+1塊現(xiàn)澆底板。具體施工流程如下：

①進行地基處理，并澆筑20cm C25素混凝土墊層；

圖1 新型箱型通道示意圖

②吊裝側墻構件；

③吊裝頂板構件；

④現(xiàn)澆底板混凝土；

⑤回填周圍土體。

考慮經(jīng)濟性，根據(jù)不同部位的受力需要，頂板采用C50混凝土，側墻采用C40混凝土，底板采用C30混凝土。頂板配置預應力鋼束，采用后張法，按預應力A類構件設計，每節(jié)段布置3束，分別為N1、N2、N3，間距30cm。

2 結構設計

2.1 結構計算

采用MIDAS CIVIL進行數(shù)值分析。模型總圖，如圖5所示。

圖2 新型箱型通道標準橫斷面圖

圖3 整體現(xiàn)澆底板

圖4 頂板預應力配置示意

圖5 結構有限元模型

考慮土與結構的聯(lián)合作用，分析中利用節(jié)點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。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、側向土壓力及汽車荷載等作用。各作用均依據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2015）規(guī)定取值。其中汽車荷載按公路—I級進行考慮。

2.2 構件截面設計

經(jīng)計算，各構件截面設計情況，見表1所示。

大跨徑箱通壁厚及預應力配置情況 表1

3 經(jīng)濟性分析

大跨徑箱型通道單價測算結果，如表2所示。

大跨徑箱通道每延米單價 表2

4 結論

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，國內尚未對該結構進行研究。本文對大跨徑裝配式箱型通道進行結構設計和造價分析。研究表明，大跨徑裝配式箱型通道在滿足結構受力的前提下，經(jīng)濟性合理，相比橋梁結構，可有效節(jié)省橋臺、樁基等下部結構施工周期，具有較高的社會效益，更容易適應新時代工程建設需要。