一、立項背景

　　國家交通運輸部2017年開(kāi)始陸續還提出了關(guān)于實(shí)施綠色公路建設的指導意見(jiàn)，但是，當前公路建設逐漸進(jìn)入瓶頸，具體表現在：①無(wú)地可占，無(wú)土可用形勢嚴峻；②占地、取土代價(jià)加大；③土質(zhì)處理、土地復墾成本提升。傳統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。國家綠色公路建設需要更多的具體方法的問(wèn)題，采用結構化的觀(guān)點(diǎn)、工業(yè)化的模式，在規?；?、系列化的水平上，實(shí)施公路的少土、無(wú)土、高效、低價(jià)建設，是應對現實(shí)挑戰，響應綠色發(fā)展的必然選擇。

合縱高速公路新建樁板式結構工程效果圖

　　立足于安徽省內十三五期間新建及改擴建高速公路特點(diǎn)，必須依靠科技創(chuàng )新，尋求一種新的道路結構，以“施工速度快，少征地不征地，少填土不填土”為特征，來(lái)解決上述難題，“裝配式混凝土樁板結構”正是在這一背景下應運而生。

　　樁板式道路結構，是由工廠(chǎng)化預制的板梁、管樁組成的框架結構體系。作為一種創(chuàng )新結構，相對于傳統的填土道路結構，具有剛度大，工后沉降小的特點(diǎn)，可用于代替3~8m高的填土道路結構拼寬。樁板式道路結構相對于傳統道路結構取消了放坡寬度，較大節省了征地面積；預制板梁、管樁可在工廠(chǎng)完成，現場(chǎng)組裝，施工速度快；在改擴建項目中樁板道路結構可取消涵洞等結構物接長(cháng)，水溝等附屬設施也可繼續利用，在加快施工進(jìn)度同時(shí)，充分利用既有結構，節約工程造價(jià)。

　　目前，樁板式道路結構已在安徽省的多條高速公路改擴建工程中得到應用。

樁板式道路結構應用實(shí)景圖

　　二、研究?jì)热?/strong>

　　1.首次系統性的提出了基于耐久性的樁板式道路結構設計和計算方法。

　　提出了適合高速公路新建樁板式道路結構的原型設計。針對原型設計建立了基于耐久性的樁板式道路結構設計方法。建立了結構靜力性能、疲勞性能、抗震性能分析模型和計算方法。開(kāi)展了沉降性能、構件專(zhuān)項養護和可更換性及橋面鋪裝新體系的專(zhuān)題研究。全面形成了系統性的基于耐久性的樁板式道路結構設計和計算方法。

實(shí)體模型與有限元模型

　　2.國內首次進(jìn)行了針對樁板連接接頭的200萬(wàn)次疲勞試驗。

　　樁板連接接頭的的疲勞壽命，是樁板結構疲勞性能的一個(gè)重要指標。項目組創(chuàng )新性的設計了一套樁板接頭1:1足尺模型疲勞試驗裝置，采用兩臺MTS疲勞作動(dòng)器循環(huán)加載，在國內首次完成了針對樁板式道路結構樁板連接接頭的200萬(wàn)次疲勞加載試驗，驗證了設計所采用的樁板接頭完全滿(mǎn)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)了一系列樁板結構連接構造及附屬構造的新形式。

　　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(wú)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(guò)有限元模擬與試驗測試等方法，驗證了連接構造的安全性、耐久性。研發(fā)了適用于樁板式道路結構的新型板式橡膠支座和型鋼伸縮縫，增強了附屬構造的耐久性。

新型板板連接構造和樁板連接構造

　　4.研發(fā)了一種樁板式道路結構橋面鋪裝新體系。

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

　　三、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng )新點(diǎn)

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

　　四、社會(huì )經(jīng)濟效益

　　道路工程裝配式混凝土樁板結構相比較于橋梁結構與傳統路基結構，既具有橋梁的耐久性強，承載能力高的品質(zhì)，又具有傳統路基般的造價(jià)。道路工程裝配式混凝土樁板結構的應用大幅縮短了工期、節約了土地資源、降低了造價(jià)，同時(shí)簡(jiǎn)化了施工管理，系統地提高了施工質(zhì)量，集中體現了工廠(chǎng)化、標準化、工業(yè)化的建設思想。

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

　　五、總結

　　本項目依托工程應用，開(kāi)展了道路工程裝配式混凝土樁板結構創(chuàng )新與耐久性研究，該項目成果已獲授權發(fā)明專(zhuān)利2項、實(shí)用新型專(zhuān)利15項、發(fā)表論文4篇，形成了具有自主知識產(chǎn)權、基于耐久性的道路工程裝配式混凝土樁板結構體系。成果在德州至上饒國家高速公路等多項工程中得到了應用。本項目研究成果是對現有樁板式結構技術(shù)研究的有效擴充，形成了適用于樁板式道路結構的關(guān)鍵技術(shù)，填補了樁板式結構在耐久性方面研究的空白；編制的企業(yè)標準圖和設計指南為行業(yè)后續相關(guān)結構設計提供指導和理論依據；實(shí)現了工程標準化設計、工廠(chǎng)化制造、裝配化施工，豐富擴充了工業(yè)化建造技術(shù)的內容，符合目前高速公路建設對標準化、工業(yè)化建設技術(shù)的需求，符合當前國內經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展實(shí)際，具有良好的綜合效益和積極的社會(huì )影響，推廣應用前景廣闊。