沉管隧道主结构设计优化方法

从公路交通沉管隧道的空间、重量和构造方面论述主结构优化的方法.讨论了行车孔净空确认原则;提出了隧道纵坡、管节长度、平曲线半径,以及预制段以直代曲折线长度引起的管节接头扭转角与断面加宽量的公式;揭示了重量设计参数与主结构尺寸的动态关联;分析了钢筋量的组成与比例及其主要控制荷载.以双向八车道、两孔一管廊、100 km/h时速大断面沉管为例,比较了不同规范、保护层厚度或允许计算裂缝宽度对钢筋用量的影响,定量研究了优化措施及组合对主要工程量的影响.主要结论:1)空间与重量需要同步优化;2)设计时速大,平曲线半径大,管节接头扭转效应可忽略;但平曲线对断面加宽量的影响不容忽视,需平衡永久结构工程量的减少与施工临时措施的增加,研究以直代曲的直线段长度合理取值;3)我国水上船舶与设备的发展使得沉管有可能始终处于被助浮状态,有条件时管节可设计成自带负浮力;4)沉管主结构形式优化时宜由复杂变简单,谨慎考虑顶板大倒角或外包防水层或防水底钢板的使用.