[發明專利]一種下穿隧道與上跨橋墩合建結構及設計方法

在審

• 申請號: 202211050530.8
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN116005714A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 王步翔;韓旭;周殿文;曹雪山;曹亞鵬;張邦通;吳澤力;趙軍
• 申請（專利權）人: 中冶華天南京工程技術有限公司;中冶華天工程技術有限公司
• 主分類號: E02D29/045
• 分類號: E02D29/045;G06F30/13
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所(普通合伙) 11325
• 代理人: 張岱

本發明公開了一種下穿隧道與上跨橋墩合建結構及設計方法。所述下穿隧道結構包括，包括隧道側墻、隧道底板及樁基礎；所述上跨橋墩結構包括，包括墩柱、墩身及承臺及樁基礎；其中，所述的上跨橋墩與隧道剛性連接，上跨橋墩的墩身及承臺與隧道底板整體澆注；隧道底板下設置復合樁基。在所述的隧道底板底部對應上跨橋墩區域一體設置加厚層；隧道底板加厚層與隧道底板之間做不大于45°角過渡銜接。本發明在滿足其承載能力和變形控制標準的同時，通過變剛度調平概念來減小差異沉降、降低隧道底板內力和上部結構次內力，提高建筑物使用壽命，確保正常使用功能。從而實現下部隧道建筑限界與上跨橋墩的合理設置，提高了城市空間的綜合利用效率，節約資源。

技術領域

本發明屬于土木工程技術領域，尤其涉及一種下穿隧道與上跨橋墩合建結構，采用復合樁基，考慮樁和樁間土共同直接承擔荷載，通過樁和樁間土的變形協調，在滿足承載能力和變形控制標準的前提下，通過變剛度調平概念來減小差異變形、優化結構內力的設計方法。

背景技術

工程建設中，由于用地、線路走向，結構型式布設等原因，下穿隧道與上跨橋墩出現交叉節點，上跨橋墩需落入下穿隧道底板上。若采用兩種結構型式的分開設計。一會影響隧道的平面走向，斷面布置型式，增加設計及施工的難度；二若通過在隧道底板處局部設置變形縫預留上跨橋梁施工空間，使二者分開建設，由于二者荷載型式不同，產生的沉降也不同，且差別較大，差異沉降使得該節點在運營階段存在滲漏水，隧道底板下的地基土向隧道內滲入，降低地基承載力，影響隧道內行車安全。

傳統的樁基理論中，一般不考慮樁間土直接參與承擔荷載，荷載全部由樁承擔，這是因為不知如何評估樁和樁間土共同直接承擔荷載的條件、確定樁土分擔荷載的比例，而只是把樁間土當成承擔荷載的一鐘安全儲備。樁長設計傳統確定方法是在滿足地基承載力的情況下，估算地基沉降，且通常以樁端進入一定的持力層依靠經驗來研判，但往往樁長取值偏于保守，缺乏量化分析，易造成不必要的浪費。

均勻布樁的隧道，其底板沉降變形分布呈明顯蝶形，隧道底板的蝶形沉降，降引起自身和上部結構的附加彎、剪內力乃至開裂。而樁頂反力，隨荷載和結構剛度的增加，中、邊樁反力差逐漸增大，呈明顯馬鞍形分布。由此引起的負面效應是將導致隧道底板的整體彎矩增大。

發明內容

基于此，根據本發明的一個實施方式，其目的在于，提供一種下穿隧道與上跨橋墩合建結構及設計方法。對落入隧道底板的上跨橋墩，采用上跨橋墩與隧道剛性連接，墩身及承臺與隧道底板整體澆注的合建結構。隧道底板下采用復合樁基，考慮樁和樁間土共同直接承擔荷載，通過樁和樁間土的變形協調，在滿足承載能力和變形控制標準的前提下，通過變剛度調平概念來減小差異沉降、降低隧道底板內力和上部結構次內力。以節約資源，降低工程綜合造價，提高建筑物使用壽命，確保正常使用功能。

為達到上述目的，本發明的下穿隧道與上跨橋墩合建結構，所述下穿隧道結構包括，包括隧道側墻、隧道底板及樁基礎；

所述上跨橋墩結構包括，包括墩柱、墩身及承臺及樁基礎；

其中，所述的上跨橋墩與隧道剛性連接，上跨橋墩的墩身及承臺與隧道底板整體澆注；

隧道底板下設置復合樁基。

進一步的，在所述的隧道底板底部對應上跨橋墩區域一體設置加厚層；隧道底板加厚層與隧道底板之間做不大于45°角過渡銜接。

進一步的，沿隧道縱向設置橫向變形縫。變形縫寬度為15-25mm，來控制合建結構對隧道其余槽段的影響。剛性墊塊長度L＝隧道底板寬+400mm，即每邊超出隧道邊200mm，剛性墊塊寬度為1000mm，高度為500mm。

進一步的，在所述的橫向變形縫下設剛性墊塊。

進一步的，所述的剛性墊塊長度L＝隧道底板寬+400mm；所述剛性墊塊寬度為1000mm，高度為500mm。