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　　一、立項背景

　　國家交通運輸部2017年開始陸續(xù)還提出了關(guān)于實施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見，但是，當前公路建設(shè)逐漸進入瓶頸，具體表現(xiàn)在：①無地可占，無土可用形勢嚴峻；②占地、取土代價加大；③土質(zhì)處理、土地復(fù)墾成本提升。傳統(tǒng)以地和土為主體建造公路的經(jīng)濟性和適用性受到嚴重沖擊。國家綠色公路建設(shè)需要更多的具體方法的問題，采用結(jié)構(gòu)化的觀點、工業(yè)化的模式，在規(guī)?；⑾盗谢乃缴?，實施公路的少土、無土、高效、低價建設(shè)，是應(yīng)對現(xiàn)實挑戰(zhàn)，響應(yīng)綠色發(fā)展的必然選擇。

合縱高速公路新建樁板式結(jié)構(gòu)工程效果圖

　　立足于安徽省內(nèi)十三五期間新建及改擴建高速公路特點，必須依靠科技創(chuàng)新，尋求一種新的道路結(jié)構(gòu)，以“施工速度快，少征地不征地，少填土不填土”為特征，來解決上述難題，“裝配式混凝土樁板結(jié)構(gòu)”正是在這一背景下應(yīng)運而生。

　　樁板式道路結(jié)構(gòu)，是由工廠化預(yù)制的板梁、管樁組成的框架結(jié)構(gòu)體系。作為一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的填土道路結(jié)構(gòu)，具有剛度大，工后沉降小的特點，可用于代替3~8m高的填土道路結(jié)構(gòu)拼寬。樁板式道路結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)道路結(jié)構(gòu)取消了放坡寬度，較大節(jié)省了征地面積；預(yù)制板梁、管樁可在工廠完成，現(xiàn)場組裝，施工速度快；在改擴建項目中樁板道路結(jié)構(gòu)可取消涵洞等結(jié)構(gòu)物接長，水溝等附屬設(shè)施也可繼續(xù)利用，在加快施工進度同時，充分利用既有結(jié)構(gòu)，節(jié)約工程造價。

　　目前，樁板式道路結(jié)構(gòu)已在安徽省的多條高速公路改擴建工程中得到應(yīng)用。

樁板式道路結(jié)構(gòu)應(yīng)用實景圖

　　二、研究內(nèi)容

　　1.首次系統(tǒng)性的提出了基于耐久性的樁板式道路結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算方法。

　　提出了適合高速公路新建樁板式道路結(jié)構(gòu)的原型設(shè)計。針對原型設(shè)計建立了基于耐久性的樁板式道路結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。建立了結(jié)構(gòu)靜力性能、疲勞性能、抗震性能分析模型和計算方法。開展了沉降性能、構(gòu)件專項養(yǎng)護和可更換性及橋面鋪裝新體系的專題研究。全面形成了系統(tǒng)性的基于耐久性的樁板式道路結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算方法。

實體模型與有限元模型

　　2.國內(nèi)首次進行了針對樁板連接接頭的200萬次疲勞試驗。

　　樁板連接接頭的的疲勞壽命，是樁板結(jié)構(gòu)疲勞性能的一個重要指標。項目組創(chuàng)新性的設(shè)計了一套樁板接頭1:1足尺模型疲勞試驗裝置，采用兩臺MTS疲勞作動器循環(huán)加載，在國內(nèi)首次完成了針對樁板式道路結(jié)構(gòu)樁板連接接頭的200萬次疲勞加載試驗，驗證了設(shè)計所采用的樁板接頭完全滿足疲勞性能要求。

樁板接頭疲勞試驗足尺模型試件

　　3.研發(fā)了一系列樁板結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造及附屬構(gòu)造的新形式。

　　研發(fā)了適用于板板連接的濕接縫帶底托的o型鋼筋連接形式，無需吊模施工，極大減少了鋼筋焊接工作量，方便了施工。研發(fā)了一種包含多重剪力鍵的柱板連接裝置，并通過有限元模擬與試驗測試等方法，驗證了連接構(gòu)造的安全性、耐久性。研發(fā)了適用于樁板式道路結(jié)構(gòu)的新型板式橡膠支座和型鋼伸縮縫，增強了附屬構(gòu)造的耐久性。

新型板板連接構(gòu)造和樁板連接構(gòu)造

　　4.研發(fā)了一種樁板式道路結(jié)構(gòu)橋面鋪裝新體系。

　　本研究提出密實型瀝青砂與SMA組合鋪裝結(jié)構(gòu)，充分考慮結(jié)構(gòu)的功能、受力需要以及施工便利性，研發(fā)了一種密實防水、功能持久的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

　　三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點

　　本項目創(chuàng)新提出了應(yīng)用于道路橋梁工程的裝配式混凝土樁板結(jié)構(gòu)體系，建立了考慮結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計方法和成套技術(shù)。開發(fā)了適用于裝配化施工的板板連接、板樁連接構(gòu)造，以及新型板式橡膠支座和型鋼伸縮縫。探明了樁板式結(jié)構(gòu)樁板接頭的疲勞性能特征，建立了相應(yīng)的抗疲勞評價方法。開發(fā)了密實型瀝青砂與 SMA 組合的樁板式結(jié)構(gòu)橋面鋪裝新體系。

　　四、社會經(jīng)濟效益

　　道路工程裝配式混凝土樁板結(jié)構(gòu)相比較于橋梁結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)路基結(jié)構(gòu)，既具有橋梁的耐久性強，承載能力高的品質(zhì)，又具有傳統(tǒng)路基般的造價。道路工程裝配式混凝土樁板結(jié)構(gòu)的應(yīng)用大幅縮短了工期、節(jié)約了土地資源、降低了造價，同時簡化了施工管理，系統(tǒng)地提高了施工質(zhì)量，集中體現(xiàn)了工廠化、標準化、工業(yè)化的建設(shè)思想。

　　道路工程裝配式混凝土樁板結(jié)構(gòu)，可以替代傳統(tǒng)的路基路面筑路技術(shù)，可以改變公路路基路面的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和傳統(tǒng)建造方式，解決了我國發(fā)展公路與保護土地之間的矛盾。新型結(jié)構(gòu)簡潔，用材和用地減少，建造快速，造價降低，能夠大力推動綠色公路工業(yè)化建造技術(shù)的發(fā)展，社會經(jīng)濟效益顯著。

　　五、總結(jié)

　　本項目依托工程應(yīng)用，開展了道路工程裝配式混凝土樁板結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與耐久性研究，該項目成果已獲授權(quán)發(fā)明專利2項、實用新型專利15項、發(fā)表論文4篇，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)、基于耐久性的道路工程裝配式混凝土樁板結(jié)構(gòu)體系。成果在德州至上饒國家高速公路等多項工程中得到了應(yīng)用。本項目研究成果是對現(xiàn)有樁板式結(jié)構(gòu)技術(shù)研究的有效擴充，形成了適用于樁板式道路結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，填補了樁板式結(jié)構(gòu)在耐久性方面研究的空白；編制的企業(yè)標準圖和設(shè)計指南為行業(yè)后續(xù)相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供指導(dǎo)和理論依據(jù)；實現(xiàn)了工程標準化設(shè)計、工廠化制造、裝配化施工，豐富擴充了工業(yè)化建造技術(shù)的內(nèi)容，符合目前高速公路建設(shè)對標準化、工業(yè)化建設(shè)技術(shù)的需求，符合當前國內(nèi)經(jīng)濟社會發(fā)展實際，具有良好的綜合效益和積極的社會影響，推廣應(yīng)用前景廣闊。