一种适用于山区建造的装配式道路体系及设计参数计算方法与流程

本发明涉及装配式建筑，具体涉及一种适用于山区建造的装配式道路体系以及设计参数计算方法。

背景技术：

1、在山区修建高等级道路，一般占用山林和耕地较多，大量砍伐林木，高填深挖，改变河道等，影响了几千年形成的地貌、植被、生物群落、动植物种群的数目以及动物迁移。从宏观上看，它会使自然风貌失去原始的状态；从微观上看，它会破坏生态系统的功能结构，引起内部自调功能的紊乱，以致失去平衡。因此在道路建设时尽量减少对原有山体的开挖。

2、山区道路总体上可分为挖方路基、填方路基和半挖半填路基三类。当外侧边坡相对较缓,填方高度相对较低时，通常采用填方路堤方式补足道路欠宽部分。当外侧边坡较陡时，通常采用重力式挡墙、桩板墙等，但使用材料较多且施工麻烦，需要设置桩基或者锚索；同时不能有效拓展道路宽度，充分利用自然资源。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于山区建造的装配式道路体系以及设计参数计算方法，解决了山区建造道路建造及设计的问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括z型构造、回填土、预制道板、表面铺装结构以及山体斜坡；其中：

3、所述山体斜坡上挖设有平台，并将平台上侧位置的山体斜坡开挖成台阶状；

4、所述z型构造铺设于开挖在山体斜坡的平台上，所述z型构造的上端向远离山体斜坡的一侧延伸；

5、所述z型构造与山体斜坡之间将会形成填土内腔，所述回填土填充设置于填土内腔中；

6、所述预制道板铺设于回填土的顶部；

7、所述表面铺装结构铺设于预制道板与z型构造的上表面。

8、优选的，所述z型构造在工厂预制成型，其包括顶板、腹板与底板；其中：

9、所述腹板的上、下端分别与顶板、底板固定连接，所述腹板倾斜布置，所述顶板与底板横向错开设置，以实现扩展道路宽度。

10、优选的，所述顶板采用轻质高强混凝土，容重小于19kn/m3，等级不小于c40；所述腹板与底板均采用普通混凝土，等级不小于c40。

11、优选的，所述腹板内部预留有的纵向设置的连接管道，所述连接管道内安装有预应力钢棒；所述底板设置底板孔，所述底板的尾部上方设置剪力健。

12、优选的，所述顶板的内端设有台座，所述回填土顶部的内侧铺设有预制垫梁，所述预制道板架设于台座与预制垫梁上，且所述预制道板与回填土之间填充设置有级配碎石层；所述表面铺装结构包括防水层以及位于防水层上侧的沥青混凝土层。

13、本发明还提出一种如以上所述的适用于山区建造的装配式道路体系的设计参数计算方法，所述顶板长度l取道路断面总宽度w的1/4～1/2；所述底板的长度尺寸b根据预制、运输、吊装条件确定，所述底板的宽度尺寸a为：

14、

15、其中，n为底板底面承担的竖向力，包括恒载与活载；m为底板底面承担的相对于底板形心的弯矩，包括恒载与活载；b为底板沿道路纵向尺寸；σc为基础允许土压应力；

16、优选的，所述腹板的垂直倾角α按下式初步拟定：

17、

18、其中，l为顶板长度，k为山体开挖总宽度，w为道路断面总宽度，β为山体斜坡开挖台阶倾角，a为底板的宽度。

19、优选的，所述腹板的厚度c按以下步骤确定：

20、步骤一：考虑填土荷载与车辆荷载，获取腹板顶部土侧压力σ1，腹板底部土侧压力σ2；

21、步骤二：计算土侧压力引起的腹板弯矩：

22、步骤三：将车辆在顶板按最不利偏载进行加载，同时考虑顶板恒载，获取引起的腹板弯矩mt；

23、步骤四：根据设计目标，设计钢筋允许应力fs，配置受拉钢筋面积为as，即根据下式计算腹板的厚度c：

24、

25、其中：h为腹板计算高度，σ1为腹板顶部土侧压力，σ2为腹板底部土侧压力，mt为顶板及其上车辆荷载产生的弯矩，as为腹板内受拉钢筋配置面积，fs为设定的钢筋允许应力。

26、本发明还提出一种以上所述的适用于山区建造的装配式道路体系的建造方法，包括以下步骤：

27、步骤一：在预制工厂制作z型构造、预制垫梁以及预制道板；并在山体斜坡上挖出平台；

28、步骤二：通过吊车将多段z型构造吊装安装至平台上，并一一对接，形成填土内腔；

29、步骤三：将挖山体斜坡的土体回填至填土内腔，并在回填土的上方铺设一层级配碎石层；

30、步骤四：在回填土上铺设预制垫梁，并将预制道板铺设至z型构造与预制垫梁上侧，且预制道板与顶板的上表面位于同一平面；

31、步骤五：在预制道板与顶板的上表面铺设表面铺装结构。

32、与现有技术比较本发明的有益效果在于：

33、1、本发明中的所有混凝土构件均实现工厂预制，运输至现场拼装即可，无需设置桩基或者锚杆，进而加快了施工的进度，提高了效率。

34、2、通过z型构造的设置，z型构造的顶板向外侧延伸可扩展道路的宽度，实现资源的节省；且z型构造与山体斜坡之间形成的填土内腔回填了土体之后，可对z型构造的底板进行施压，防止其倾覆，且实现结构与土体的融合，增加了道路的耐久性。

35、3、通过顶板采用轻质高强混凝土、腹板倾斜等特殊构造设计，其重心位于底板的一侧，减少结构倾覆危险，且通过预应力钢棒将z型构造连接成整体，增加整个结构的稳定性。

36、4、通过在底板设置剪力健，增强z型构造与土体的结合，降低结构滑移风险。

37、5、本发明提出z型构造主要尺寸计算公式，保证结构的安全、可靠、合理。

技术特征：

1.一种适用于山区建造的装配式道路体系，其特征在于：包括z型构造、回填土、预制道板、表面铺装结构以及山体斜坡；其中：

2.根据权利要求1所述的一种适用于山区建造的装配式道路体系，其特征在于，所述z型构造在工厂预制成型，其包括顶板、腹板与底板；其中：

3.根据权利要求2所述的一种适用于山区建造的装配式道路体系，其特征在于，所述顶板采用轻质高强混凝土，容重小于19kn/m3，等级不小于c40；所述腹板与底板均采用普通混凝土，等级不小于c40。

4.根据权利要求2所述的一种适用于山区建造的装配式道路结构，其特征在于，所述腹板内部预留有的纵向设置的连接管道，所述连接管道内安装有预应力钢棒；所述底板设置底板孔，所述底板的尾部上方设置剪力健。

5.根据权利要求2所述的一种适用于山区建造的装配式道路体系，其特征在于，所述顶板的内端设有台座，所述回填土顶部的内侧铺设有预制垫梁，所述预制道板架设于台座与预制垫梁上，且所述预制道板与回填土之间填充设置有级配碎石层；所述表面铺装结构包括防水层以及位于防水层上侧的沥青混凝土层。

6.一种如权利要求2所述的适用于山区建造的装配式道路体系的设计参数计算方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的设计参数计算方法，其特征在于，所述腹板的垂直倾角α按下式初步拟定：

8.根据权利要求6所述的设计参数计算方法，其特征在于，所述腹板的厚度c按以下步骤确定：

9.一种如权利要求5所述的适用于山区建造的装配式道路体系的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开一种适用于山区建造的装配式道路体系及设计参数计算方法，涉及装配式建筑技术领域，包括Z型构造、回填土、预制道板、表面铺装结构以及山体斜坡；其中：所述山体斜坡上挖设有平台，并将平台上侧位置的山体斜坡开挖成台阶状；所述Z型构造铺设于开挖在山体斜坡的平台上，所述Z型构造的上端向远离山体斜坡的一侧延伸；所述Z型构造与山体斜坡之间将会形成填土内腔，所述回填土填充设置于填土内腔中；所述预制道板铺设于回填土的顶部；所述表面铺装结构铺设于预制道板与Z型构造的上表面。本发明中的所有混凝土构件均实现工厂预制，运输至现场拼装即可，减少山区道路建造生态破坏问题，同时给出的计算方法可准确计算结构设计主要参数。技术研发人员：于斌,曹小祥,吴志刚,杨凯,殷亮,杨大海,张志峰,吴晨飞,慈伟主,崔绍光,李剑鸾,彭诚,谢玉萌,王倩,周云,殷涛,朱俊受保护的技术使用者：安徽省交通控股集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2