肋梁式封闭路堑U型槽结构
技术领域
本发明涉及封闭式路堑建筑工程技术领域，具体是提供一种肋梁式封闭路堑U型槽结构，适用于地下水位较高的路堑段，属于封闭路堑U型槽结构。
背景技术
现有封闭路堑U型槽结构为由钢筋混凝土底板及侧墙板组成的整体结构，利用结构底板、侧墙板自重及铺装等附属设施自重抵抗地下水托浮作用。现有技术通常采用增加结构底板、侧墙板厚度的方式抵消地下水上浮力及水土压力作用影响，而增加底板厚度导致基底标高下降，引发地下水上浮力和水土压力的进一步增大，技术工程量大、成本高、材料利用率低，深路堑段尤为明显。故，亟需解决。
发明内容
本发明提供一种肋梁式封闭路堑U型槽结构，其目的在于解决高地下水位路堑段，增加底板厚度导致基底标高下降，引发地下水上浮力和水土压力的进一步增大的技术问题。
本发明是由以下的技术方案实现的：
一种肋梁式封闭路堑U型槽结构，包括侧墙、底板、配重铺装层，路面结构；所述侧墙设置竖置的侧墙肋梁，所述底板设置水平的底板肋梁，所述侧墙肋梁与所述底板肋梁两端一体连接构成U形肋梁；多个所述U形肋梁垂直道路中线方向平行等距设置；所述侧墙与底板为薄板其厚度均薄于所述侧墙肋梁、底板肋梁的厚度；所述侧墙将各所述侧墙肋梁、所述底板将各所述底板肋梁连接为一体结构；所述底板底面与所述底板肋梁底面平齐，所述侧墙内侧面与所述侧墙肋梁的道路一侧的侧面平齐，所述侧墙底面连接所述底板封闭所述U型槽结构两侧，所述U形肋梁与所述侧墙、底板经混凝土浇筑为封闭的钢筋混凝土整体结构构成所述U型槽结构。
所述底板肋梁、底板上部向上依次设置所述配重铺装层及路面结构。
所述底板横向宽度至少不小于所述U形肋梁宽度；所述侧墙高度至少不低于所述侧墙肋梁高度。
所述底板肋梁为板条状，所述底板肋梁调节厚度时向上增加厚度，所述底板肋梁调节宽度时向前后两侧增加宽度；所述侧墙肋梁为板条状，其外翼缘自上而下渐宽设置，所述侧墙肋梁调节宽度时向外侧增加宽度，所述侧墙肋梁调节厚度时，向前后两侧增加厚度。
所述U形肋梁按主受力构件采用梁式配筋，所述侧墙及所述底板板体按普通防水板配筋，所述侧墙及所述底板板体配筋率低于所述U形肋梁的配筋率。
发明的效果
本发明类比同等工程条件的厚板U型槽结构，取得了混凝土及钢筋用量的双降效果，并为临近重要、风险源构筑物控制基底标高方案提供了技术方法。底板肋梁高度因受力需要而增加时，可仅位于配重铺装层内调整，由基底向路面结构方向提高，无需降低基底高度而引发外荷载的进一步加大，优化过程边界条件稳定；肋梁外空间用于施作配重，减少混凝土用量；同时可减少基坑开挖深度，降低施工难度及对临近构筑物的影响。
附图说明
图1为本发明整体结构三维示意图；
图2为本发明横断面示意图；
图3为本发明肋梁配筋示意图；
图4为本发明板墙配筋示意图；
图5为本发明工程实例结构示意图；
图6为本发明实施例在较低水位结构示意图；
图7为本发明实施例在较高水位结构示意图；
附图编号说明：1-底板肋梁，2-侧墙肋梁，3-底板，4-侧墙，5-配重铺装层，6-路面结构,7-矮中墙，8-机动车道，9-非机动车道，10-人行步道，U形肋梁100，U型槽结构200。101-底板肋梁下缘受拉主筋，102-底板肋梁上缘受拉或受压钢筋，103底板肋梁侧壁分布钢筋，104-底板肋梁闭合箍筋，201-侧墙肋梁外缘受拉主筋,202-侧墙肋梁内缘受拉或受压钢筋,203-侧墙肋梁侧壁分布钢筋，204-侧墙肋梁闭合箍筋，301-底板横向受力主筋，302-底板纵向分布钢筋，303-底板吊筋，401-侧墙板横向受力主筋，402-侧墙板纵向分布钢筋，403-侧墙板吊筋。
参见图1、图2所示，本发明一种肋梁式封闭路堑U型槽结构，包括侧墙、底板、配重铺装层5，路面结构6；所述侧墙4设置竖置的侧墙肋梁2，所述底板3设置水平的底板肋梁1，所述侧墙肋梁2与所述底板肋梁1两端一体连接构成U形肋梁100；多个所述U形肋梁100垂直道路中线方向平行等距设置；所述侧墙4与底板3为薄板其厚度均薄于所述侧墙肋梁2、底板肋梁1的厚度；所述侧墙4将各所述侧墙肋梁2、所述底板3将各所述底板肋梁1连接为一体结构；所述底板底面与所述底板肋梁底面平齐，所述侧墙内侧面与所述侧墙肋梁的道路一侧的侧面平齐，所述侧墙底面连接所述底板封闭所述U型槽结构两侧，所述U形肋梁与所述侧墙、底板经混凝土浇筑为封闭的钢筋混凝土整体结构构成所述U型槽结构200。
所述底板肋梁1、底板3上部向上依次设置所述配重铺装层5及路面结构6。
所述底板3横向宽度至少不小于所述U形肋梁100宽度；所述侧墙4高度至少不低于所述侧墙肋梁2高度。
所述底板肋梁1为板条状，所述底板肋梁调节厚度时向上增加厚度，所述底板肋梁调节宽度时向前后两侧增加宽度；所述侧墙肋梁为板条状，其外翼缘自上而下渐宽设置，所述侧墙肋梁2调节宽度时向外侧增加宽度，所述侧墙肋梁调节厚度时，向前后两侧增加厚度。
所述U形肋梁100按主受力构件采用梁式配筋，所述侧墙4及所述底板板体3按普通防水板配筋，所述侧墙及所述底板板体配筋率低于所述U形肋梁的配筋率。
下面对本发明进一步说明：
1.材料：本发明底板肋梁、侧墙肋梁、侧墙板、底板均为钢筋混凝土结构。
2.底板肋梁、侧墙肋梁配筋方式为受力构件梁式配筋，肋梁纵向钢筋：底板肋梁下缘受拉主筋101、底板肋梁上缘受拉或受压钢筋102、底板肋梁侧壁分布钢筋103、侧墙肋梁外缘受拉主筋201、侧墙肋梁内缘受拉或受压钢筋202、侧墙肋梁侧壁分布钢筋203平行于结构边缘沿道路断面横向设置。受拉主筋：底板肋梁下缘受拉主筋101、侧墙肋梁外缘受拉主筋201设置于底板肋梁下缘、侧墙肋梁外缘，通长连续钢筋采用焊接或机械套扣连接。底板肋梁上缘、侧墙肋梁内缘设置纵向受拉或受压钢筋—底板肋梁上缘受拉或受压钢筋102、侧墙肋梁内缘受拉或受压钢筋202，肋梁侧壁设置纵向分布钢筋-底板肋梁侧壁分布钢筋103、侧墙肋梁侧壁分布钢筋203，侧墙肋梁纵向分布钢筋202、203平行于肋梁外边设置至肋梁顶底，底板肋梁纵向钢筋102、103伸至侧墙肋梁内并保证锚固长度；肋梁横断面方向设置闭合箍筋104、204，箍筋位于肋梁纵向钢筋外侧。
3.侧墙板、底板配筋方式为板式配筋：肋梁间侧墙板、底板范围设置平行于板边缘且沿道路横断面方向的受力主筋301、401，底板主筋位于上下缘，侧墙板主筋位于内外缘，以上主钢筋均设置于外层，内层设置沿道路纵向的通长分布钢筋302、402，板内受力主筋301、401及分布筋302、402正交布置形成网状；垂直板厚方向设置吊筋303、403。
4.肋梁形状：底板肋梁垂直底板展开为矩形截面，沿道路横断方向于底板等高通长设置，直至侧墙板内边线；侧墙肋梁垂直侧墙展开为矩形截面，沿道路横断方向于侧墙连续变高设置，上至距侧墙板顶端50cm处，下至底板；因采用混凝土整体浇筑，底板肋梁、侧墙肋梁、侧墙板、底板间无分界缝隙，通过配筋的区别实现各自功能，其中肋梁为整体连续结构，两侧侧墙板以内底板范围肋梁定义为底板肋梁，两侧侧墙板以外肋梁定义为侧墙肋梁。
5.连接结构：底板肋梁、侧墙肋梁、侧墙板、底板间混凝土无缝隙，钢筋架设完毕后，混凝土整体浇筑；肋梁钢筋通过底板肋梁下缘受拉主筋与侧墙肋梁外缘受拉主筋连续设置，以及底板肋梁上缘钢筋、两侧分布钢筋深入侧墙肋梁且保证锚固长度，而形成整体肋梁受力构件；底板、侧墙板通过沿道路纵向设置通长分布钢筋，与肋梁形成整体钢筋骨架，浇筑混凝土后整体闭合。
6.制备方法：现场由下而上架设绑扎底板钢筋、底板肋梁钢筋、侧墙肋梁钢筋、侧墙板钢筋，钢筋架设完毕后，整体浇筑混凝土。
7.配重结构：抗浮结构分为结构自重、外土压重、配重结构三部分，其中结构自重为底板、底板肋梁、侧墙板、侧墙肋梁等钢筋混凝土结构自重，外土压重为侧墙外底板以上回填土自重，配重结构为侧墙内底板以上符合道路基面层材料要求的工程材料。
8.肋梁高度调整：指同一工程不同路堑深度对应的U槽结构肋高调整，是相对设计过程而言，如深路堑处肋梁设置高度比浅路堑处高，此部分高度在配重结构层内调整，无需降低底板标高形成底板错台。同一工程不同节段底板肋梁高度，依实际边界条件计算后确定，施工完成后不可调整。
本发明人发明了在底板、侧墙设置肋梁的U型槽结构，肋梁间设置较薄板体连接为整体封闭结构，替代传统等高厚板U型槽形式，在保证结构抗浮稳定及构件受力性能的基础上，降低了结构混凝土及钢筋等材料用量，节约建设成本，同时能够避免基底标高的过度降低，在临近重要、风险源构筑物等基底高程控制上，具有良好效果。
本发明由底板肋梁、侧墙肋梁、底板、侧墙组成，通过垂直道路中线方向的横向底板肋梁、侧墙肋梁的设置，形成主要受力框架并保证结构的整体刚度，肋梁通过底板及侧墙板连接，形成整体封闭U型结构。
肋梁式封闭路堑U型槽结构可根据传统计算方法路堑设计深度、路幅设计宽度、场地及自然条件等工程实际，计算确定底板肋梁、侧墙肋梁的结构尺寸、纵向间距及组合形式，应用范围较广。肋梁式U型槽结构以肋梁为主要受力构件，外荷载作用变化时，通过调整肋梁高度、宽度、配筋率及纵向间距等方式适应结构受力需求，无需增加纵向节段整体构件板厚。
应用实施例
某城市主干路采用下穿形式通过地面铁路(图中无)，于铁路相交位置设置道路纵断低点，工程拟建场区地下水位较高，抗浮设防水位高程邻近地表，结构设计需同时解决结构受力及抗浮问题，下穿位置已由铁路部门按闭合框架结构实施，设计城市主干路采用U型槽结构与其接顺。主干路红线宽度60m，设置双向机动车道8、非机动车道9及人行步道10，具有路幅较宽的特点见图5，进一步加剧了水浮力对的底板横向弯矩的作用影响，采用现有技术需设置较厚板体，钢筋混凝土用量较大。在工程建设进程中，本发明此种肋梁式封闭路堑U型槽结构形式，显著降低了结构钢筋混凝土材料用量，通过临近铁路(图中无)同一长度段U型槽结构的计算对比，本发明较现有技术混凝土整体用量减少43.8％，钢筋整体用量减少21.4％，底板、侧墙板板体配筋率为0.6％，肋梁梁体配筋率为1.1％。根据以上对比，肋梁的设置使结构混凝土用量大幅降低，在满足结构抗弯、抗剪受力需求的前提下，肋梁配筋率提高，板体配筋率降低，钢筋总体用量下降，总钢筋减少率低于总混凝土减少率。
本发明特点是以间隔设置的U型肋梁代替现有技术U型板承担受力，U型肋梁为结构主受力构件，肋梁断面尺寸、肋梁间距、肋梁配筋率可根据受力需求进行调整。对于不同水位场区同等埋置深度、同水位场区不同埋置深度两种工程对比条件，地下水位距结构底高度均有差值，当高差为增加时，可通过减小肋梁设置间距、增加肋梁宽度、保持底高不变向上加高肋梁见图6调整后为图7、提高肋梁配筋率等方式进行调整。在此实施例中应用本发明，通过肋梁宽度、高度、间距、配筋率等参数的调整，保证了结构建设时基底标高不低于铁路涵洞基底高程，减小了结构基底开挖对现况铁路结构基础的影响，以及与开挖深度相关的围护结构规模。同时，本发明的应用取得了受力构件混凝土及钢筋用量双降的效果，此部分自重的减少，由配重铺装层材料补足，以满足抗浮设计的配重需求，配重铺装层采用符合道路基层材料要求的工程材料，其材料价低于钢筋混凝土结构。综上，本发明的应用在保证U型槽结构使用性能的基础上，达到减少工程量、降低建设成本等效果。
