预制装配式桥涵设计\施工成套技术研究

目前，在西欧、北美和东南亚等地，桥涵预制技术已经得到工程界的普遍认可，并在实际工程中得到越来越广泛的应用。 因此，随着公路建设的发展，在当前阶段研制预制装配化箱涵有较大意义。它也是桥涵装配化快速施工的重要一环，实现装配化是公路建设中急需发展的施工技术。由此可见，预制装配式桥涵设计、施工成套技术在河北省乃至全国具有广阔的应用前景。

1. 主要研究内容
1.1 预制装配桥涵拼装原理研究。详细分析预制装配混凝土桥涵拼装技术原理、预制节段拼装技术发展和研究状况、国内外研究概况及装配式桥涵系统构造及力学性能。

　　1.2 预制装配式桥涵截面板的构成及拼装形式研究。通过分析涵洞的结构形式以及从预制、运输和吊装等各方面考虑, 确定涵洞截面形式、由几块板组成比较合适、各板块之间的连接及其拼装形式。

　　1.3 预制装配式桥涵与地基土之间受力关系研究。考虑模型自身结构的稳定及预制装配式桥涵与周围土体的相互作用,桥涵在路基中承受各种荷载(土压力、汽车荷载等),并且将荷载连同自身重量传递给地基土，借助于“桩在横向荷载作用下桩身内力与位移计算”方法和以文克尔假定为基础的弹性地基梁法进行计算预制装配式桥涵与地基土之间受力关系。

　　1.4 填土对预制装配式桥涵的土压力计算。考虑涵洞的埋置深度较大时，填土压力成为最主要的荷载。此时,应特别注意涵洞土压力与填土沉降填土对涵洞的土压力可分为竖向土压力和水平土压力两种。采用“土柱法”用于高填土涵洞的荷载分析。

　　1.5 考虑重载影响的车辆荷载对装配式桥涵的力学分析。采用“等代法”将车辆荷载换算成等代均布土层厚度进行计算，分析涵洞的埋置深度与车辆荷载对洞压力的影响关系。

　　1.6 不同类型的预制装配式桥涵设计方法和指标的确定。采用有限元程序、桥梁博士软件对涵洞截面进行划分，精确地计算装配式桥涵在各种荷载作用下的内力与位移, 确定各桥涵各组成部分在不同荷载作用下的设计方法和设计指标。

　　1.7 不同类型的预制装配式桥涵各部分尺寸的确定。计算不同工况下，不同类型预制装配式桥涵各组成部分的外形尺寸。

　　1.8 装配式桥涵预制与施工工艺研究。结合工程实例，研究不同类型的装配式桥涵的预制及施工工艺，为工程实践提供指导。

　　 2. 预制装配式桥涵技术的主要优点
（1）桥涵预制，施工质量好，风险小；上部结构几何线形容易控制；（2）施工速度快，工期短；上部结构预制可与下部结构施工同时进行；（3）施工机械化程度高，特别适合于桥涵的快速施工:（4）桥涵养护时间长，加载龄期晚，成桥后梁体徐变上拱和预应力长期损失小;（5）对桥周围现有交通及周边社区环境影响小。

　　 3. 技术路线
　　在分析涵洞的结构形式，并从构件预制、运输和吊装等方面考虑的基础上, 确定涵洞截面形式、块板组成与合理结构、各板块间的拼装形式。采用有限元程序、桥梁博士软件对涵洞截面进行划分，精确地计算涵洞在各种荷载作用下的内力与位移, 确定各块板在不同荷载作用下的设计方法和设计指标，与工程实践相结合，研究预制装配式桥涵施工工艺，编制装配式桥涵施工技术指南。

　　 4. 创新点
　　本项目的创新点主要有以下几方面：（1）不同地质条件下的预制装配式桥涵截面板的构成及拼装形式研究；（2） 重载车辆荷载及土压力耦合作用对装配式桥涵的力学分析；（3） 不同类型的预制装配式桥涵设计方法和指标研究；（4） 装配式桥涵预制与现场施工工艺研究 。

　　 5. 技术关键
　　考虑涵洞、通道的侧壁是压、弯、剪受力构件,在分析和计算涵洞截面板设计参数时需解决如下技术关键问题:（1）截面的合理板块组成；（2）如何对问题进行简化以及采用何种计算方法与计算模型；（3）确定荷载形式、分布,边界条件的模拟；（4）提出设计方法与指标。

6. 结束语
　　装配式涵洞或通道从实践情况看，具有比较多的优越性，除其具有结构轻巧和结构比较轻以外，与同类先浇混凝土涵洞或通道结构物相比，还可以大大缩短工期、节省材料和降低工程造价的特点。在装配式涵洞或通道的养护维修中，可采取更换局部构建更换的方法，对其损坏部分进行修复，因此也能很好地体现“全寿命周期成本”的设计新理念。由于预制装配式钢筋混凝土盖板和箱型通道、涵洞是成套的产业技术，具有广泛的推广应用价值和显著的社会经济效益。这对进一步科学规划和设计我省高等级公路是具有很大意义的。