一、立项背景

　　国家交通运输部2017年开始陆续还提出了关于实施绿色公路建设的指导意见，但是，当前公路建设逐渐进入瓶颈，具体表现在：①无地可占，无土可用形势严峻；②占地、取土代价加大；③土质处理、土地复垦成本提升。传统以地和土为主体建造公路的经济性和适用性受到严重冲击。国家绿色公路建设需要更多的具体方法的问题，采用结构化的观点、工业化的模式，在规模化、系列化的水平上，实施公路的少土、无土、高效、低价建设，是应对现实挑战，响应绿色发展的必然选择。

合纵高速公路新建桩板式结构工程效果图

　　立足于安徽省内十三五期间新建及改扩建高速公路特点，必须依靠科技创新，寻求一种新的道路结构，以“施工速度快，少征地不征地，少填土不填土”为特征，来解决上述难题，“装配式混凝土桩板结构”正是在这一背景下应运而生。

　　桩板式道路结构，是由工厂化预制的板梁、管桩组成的框架结构体系。作为一种创新结构，相对于传统的填土道路结构，具有刚度大，工后沉降小的特点，可用于代替3~8m高的填土道路结构拼宽。桩板式道路结构相对于传统道路结构取消了放坡宽度，较大节省了征地面积；预制板梁、管桩可在工厂完成，现场组装，施工速度快；在改扩建项目中桩板道路结构可取消涵洞等结构物接长，水沟等附属设施也可继续利用，在加快施工进度同时，充分利用既有结构，节约工程造价。

　　目前，桩板式道路结构已在安徽省的多条高速公路改扩建工程中得到应用。

桩板式道路结构应用实景图

　　二、研究内容

　　1.首次系统性的提出了基于耐久性的桩板式道路结构设计和计算方法。

　　提出了适合高速公路新建桩板式道路结构的原型设计。针对原型设计建立了基于耐久性的桩板式道路结构设计方法。建立了结构静力性能、疲劳性能、抗震性能分析模型和计算方法。开展了沉降性能、构件专项养护和可更换性及桥面铺装新体系的专题研究。全面形成了系统性的基于耐久性的桩板式道路结构设计和计算方法。

实体模型与有限元模型

　　2.国内首次进行了针对桩板连接接头的200万次疲劳试验。

　　桩板连接接头的的疲劳寿命，是桩板结构疲劳性能的一个重要指标。项目组创新性的设计了一套桩板接头1:1足尺模型疲劳试验装置，采用两台MTS疲劳作动器循环加载，在国内首次完成了针对桩板式道路结构桩板连接接头的200万次疲劳加载试验，验证了设计所采用的桩板接头完全满足疲劳性能要求。

桩板接头疲劳试验足尺模型试件

　　3.研发了一系列桩板结构连接构造及附属构造的新形式。

　　研发了适用于板板连接的湿接缝带底托的o型钢筋连接形式，无需吊模施工，极大减少了钢筋焊接工作量，方便了施工。研发了一种包含多重剪力键的柱板连接装置，并通过有限元模拟与试验测试等方法，验证了连接构造的安全性、耐久性。研发了适用于桩板式道路结构的新型板式橡胶支座和型钢伸缩缝，增强了附属构造的耐久性。

新型板板连接构造和桩板连接构造

　　4.研发了一种桩板式道路结构桥面铺装新体系。

　　本研究提出密实型沥青砂与SMA组合铺装结构，充分考虑结构的功能、受力需要以及施工便利性，研发了一种密实防水、功能持久的复合结构。

　　三、关键技术和创新点

　　本项目创新提出了应用于道路桥梁工程的装配式混凝土桩板结构体系，建立了考虑结构耐久性的设计方法和成套技术。开发了适用于装配化施工的板板连接、板桩连接构造，以及新型板式橡胶支座和型钢伸缩缝。探明了桩板式结构桩板接头的疲劳性能特征，建立了相应的抗疲劳评价方法。开发了密实型沥青砂与 SMA 组合的桩板式结构桥面铺装新体系。

　　四、社会经济效益

　　道路工程装配式混凝土桩板结构相比较于桥梁结构与传统路基结构，既具有桥梁的耐久性强，承载能力高的品质，又具有传统路基般的造价。道路工程装配式混凝土桩板结构的应用大幅缩短了工期、节约了土地资源、降低了造价，同时简化了施工管理，系统地提高了施工质量，集中体现了工厂化、标准化、工业化的建设思想。

　　道路工程装配式混凝土桩板结构，可以替代传统的路基路面筑路技术，可以改变公路路基路面的传统结构型式和传统建造方式，解决了我国发展公路与保护土地之间的矛盾。新型结构简洁，用材和用地减少，建造快速，造价降低，能够大力推动绿色公路工业化建造技术的发展，社会经济效益显着。

　五、总结

　　本项目依托工程应用，开展了道路工程装配式混凝土桩板结构创新与耐久性研究，该项目成果已获授权发明专利2项、实用新型专利15项、发表论文4篇，形成了具有自主知识产权、基于耐久性的道路工程装配式混凝土桩板结构体系。成果在德州至上饶国家高速公路等多项工程中得到了应用。本项目研究成果是对现有桩板式结构技术研究的有效扩充，形成了适用于桩板式道路结构的关键技术，填补了桩板式结构在耐久性方面研究的空白；编制的企业标准图和设计指南为行业后续相关结构设计提供指导和理论依据；实现了工程标准化设计、工厂化制造、装配化施工，丰富扩充了工业化建造技术的内容，符合目前高速公路建设对标准化、工业化建设技术的需求，符合当前国内经济社会发展实际，具有良好的综合效益和积极的社会影响，推广应用前景广阔。