一种下穿隧道与上跨桥墩合建结构及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种下穿隧道与上跨桥墩合建结构及设计方法。所述下穿隧道结构包括，包括隧道侧墙、隧道底板及桩基础；所述上跨桥墩结构包括，包括墩柱、墩身及承台及桩基础；其中，所述的上跨桥墩与隧道刚性连接，上跨桥墩的墩身及承台与隧道底板整体浇注；隧道底板下设置复合桩基。在所述的隧道底板底部对应上跨桥墩区域一体设置加厚层；隧道底板加厚层与隧道底板之间做不大于45

【技术实现步骤摘要】
一种下穿隧道与上跨桥墩合建结构及设计方法


[0001]本专利技术属于土木工程
，尤其涉及一种下穿隧道与上跨桥墩合建结构，采用复合桩基，考虑桩和桩间土共同直接承担荷载，通过桩和桩间土的变形协调，在满足承载能力和变形控制标准的前提下，通过变刚度调平概念来减小差异变形、优化结构内力的设计方法。

技术介绍

[0002]工程建设中，由于用地、线路走向，结构型式布设等原因，下穿隧道与上跨桥墩出现交叉节点，上跨桥墩需落入下穿隧道底板上。若采用两种结构型式的分开设计。一会影响隧道的平面走向，断面布置型式，增加设计及施工的难度；二若通过在隧道底板处局部设置变形缝预留上跨桥梁施工空间，使二者分开建设，由于二者荷载型式不同，产生的沉降也不同，且差别较大，差异沉降使得该节点在运营阶段存在渗漏水，隧道底板下的地基土向隧道内渗入，降低地基承载力，影响隧道内行车安全。
[0003]传统的桩基理论中，一般不考虑桩间土直接参与承担荷载，荷载全部由桩承担，这是因为不知如何评估桩和桩间土共同直接承担荷载的条件、确定桩土分担荷载的比例，而只是把桩间土当成承担荷载的一钟安本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下穿隧道与上跨桥墩合建结构，其特征在于，所述下穿隧道结构包括，包括隧道侧墙、隧道底板及桩基础；所述上跨桥墩结构包括，包括墩柱、墩身及承台及桩基础；其中，所述的上跨桥墩与隧道刚性连接，上跨桥墩的墩身及承台与隧道底板整体浇注；隧道底板下设置复合桩基。2.如权利要求1所述的下穿隧道与上跨桥墩合建结构，其特征在于；在所述的隧道底板底部对应上跨桥墩区域一体设置加厚层；隧道底板加厚层与隧道底板之间做不大于45
°
角过渡衔接。3.如权利要求1所述的下穿隧道与上跨桥墩合建结构，其特征在于；沿隧道纵向设置横向变形缝。4.如权利要求3所述的下穿隧道与上跨桥墩合建结构，其特征在于；在所述的横向变形缝下设刚性垫块。5.如权利要求4所述的下穿隧道与上跨桥墩合建结构，其特征在于；所述的刚性垫块长度L＝隧道底板宽+400mm；所述刚性垫块宽度为1000mm，高度为500mm。6.一种下穿隧道与上跨桥墩合建结构的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括如下步骤：(1)根据下穿隧道及上跨桥墩的设计荷载、场地工程地质条件及水文条件、隧道断面尺寸及埋深、上跨桥梁桥墩型，确定隧道底板下桩型、桩长l及桩径d；(2)根据桩长l及桩径d，确定各基桩单桩竖向承载力特征值R
a
；基桩单桩竖向承载力特征值R
a
按下式预估：式中：u为桩身周长(m)；q
sik
为桩周第i层土的极限侧阻力(kPa)；l
i
为桩周第i层土的厚度(m)；α为桩端阻力修正系数；p
sk
为桩端阻力(kPa)；A
p
为桩端面积(m2)；(3)复合桩基中的桩数n按下式确定：式中：n为复合桩基中的桩数；F
k
为相应于荷载效应标准组合时，作用于隧道底板顶面的竖向力(kN)；G
k
为隧道结构自重及隧道底板上上跨桥梁结构自重标准值(kN)；Q
ca
为基础下桩间土承担的荷载标准值(kN)；α为隧道底板下桩基土地基承载力的利用率，可取0.4～0.5；R
ai
为复合桩基中单桩竖向承载力特征值(kN)；(4)建立三维有限元模型，对合建节点模型进行网格划分，地基土和桩底土等效为一系列独立的弹簧来模拟；设计荷载和弹簧作用于单元节点上，运用有限元分析程序进行内力和变形计算；(5)根据隧道边超载q、隧道底板埋深H及地下水位h，确定隧道侧墙静止侧压力σ
i
。隧道侧墙静止侧压力根据地勘报告按下式计算：
式中：σ
i
为计算点处的静止土压力(kPa)；γ
j
为计算点以上第j层土的有效重度(kN/m3)；H
j
为计算点以上第j层土的厚度(m)；q为隧道边超载(kPa)；K
i
为计算点处的静止土压力系数；u

【专利技术属性】
技术研发人员：王步翔，韩旭，周殿文，曹雪山，曹亚鹏，张邦通，吴泽力，赵军，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：