劉涇堂,王迎超,邱成虎,曲 龍,袁文廣,杜耀輝,郝 英

(1.甘肅省交通規(guī)劃勘察設計院股份有限公司, 甘肅 蘭州 730030; 2.中國礦業(yè)大學力學與土木工程學院,江蘇 徐州 221116;3.甘肅公航旅天莊高速公路管理有限公司, 甘肅 天水 741000; 4.蘭州交通大學土木工程學院, 甘肅 蘭州 730070)

隨著我國公路建設高速發(fā)展,一大批公路隧道正在或即將修建,且很多隧道都面臨著高應力、富水、突泥、軟巖大變形等不良地質(zhì),從而導致襯砌開裂、漏水和路面隆起、破損、斷裂、翻漿、冒泥等隧道病害[1]日趨嚴重。仰拱是隧道襯砌結(jié)構(gòu)的重要組成部分,可以大大提高隧道的整體穩(wěn)定性[2],而裝配式結(jié)構(gòu)已逐漸成為其發(fā)展的方向[3]。隧道裝配式施工可以克服現(xiàn)澆混凝土施工諸多缺點,混凝土構(gòu)件通過預制施工,標準化程度高,成品質(zhì)量能得到保障;預制結(jié)構(gòu)可以大大縮短施工和養(yǎng)護周期,提高施工效率、降低施工成本。因此,襯砌結(jié)構(gòu)預制化是未來隧道施工的發(fā)展趨勢。但是隧道裝配式襯砌結(jié)構(gòu)與地上裝配式結(jié)構(gòu)完全不同[4-5],在受力、耐久性、防水等方面都面臨很多挑戰(zhàn)。

在隧道裝配式襯砌結(jié)構(gòu)設計方面,眾多學者進行了深入研究,取得了一系列研究成果。唐偉[6]針對高鐵單線盾構(gòu)隧道,提出了底部仰拱分塊預制、全塊預制以及全塊預制+兩側(cè)增加縱梁3種方案,綜合比對結(jié)果表明,仰拱全塊預制+兩側(cè)增加縱梁結(jié)構(gòu)效果最好。陳敬軍[7]針對傳統(tǒng)的圓形襯砌使開挖斷面加大,工程量大的問題,提出了一種對現(xiàn)行鐵路隧道斷面優(yōu)化的襯砌形式,不僅比原襯砌形式安全系數(shù)高,而且減小了襯砌的變形量。張鵬[8]通過對比板型預制管片和箱型預制管片,發(fā)現(xiàn)管片厚度相同的條件下,板型管片的強度、剛度、穩(wěn)定性優(yōu)于箱型管片,但是箱型管片具有用料少、防水性能更佳等優(yōu)點,因此可以根據(jù)斷面形式和施工需求選用不同形狀的管片結(jié)構(gòu)。計中彥等[9]提出了一種弧形預制塊+后澆混凝土結(jié)合的方法,認為相比于螺栓連接,后澆帶連接更適用于隧底平整性較差的公路隧道,同時后澆帶是裝配式仰拱結(jié)構(gòu)的受力薄弱部位。趙曉勇[10]針對裝配式仰拱選型,從結(jié)構(gòu)受力、隧道防排水和施工工序三方面進行了比較,結(jié)果表明箱型裝配式仰拱結(jié)構(gòu)比板式結(jié)構(gòu)更優(yōu),可以降低結(jié)襯砌內(nèi)力,減少仰拱現(xiàn)澆作業(yè)量,減小對圍巖的影響。此外,周佳媚等[11-19]針對隧道排水、滲流以及襯砌力學特性等進行了大量試驗與數(shù)值研究,得出了有益的結(jié)論。

目前對于公路隧道裝配式仰拱選型及優(yōu)化設計研究較少,本文在收集整理國內(nèi)外關于裝配式襯砌、預制仰拱施工案例的基礎上,以甘肅省某鉆爆法公路隧道預制仰拱結(jié)構(gòu)形式為例進行研究,通過設計比對提出較為合適的預制仰拱結(jié)構(gòu)形式,并通過數(shù)值模擬對其進行參數(shù)優(yōu)化設計及受力變形特性研究。

1 隧道裝配式襯砌案例統(tǒng)計分析

隧道裝配式襯砌結(jié)構(gòu)形式的選擇需要考慮隧道類型、隧道內(nèi)輪廓形狀、施工方法、預制仰拱形式等因素。表1為國內(nèi)外部分關于隧道裝配式結(jié)構(gòu)應用案例[9, 20-33〗。

表1 國內(nèi)外隧道裝配式結(jié)構(gòu)襯砌應用案例

1.1 隧道類型

目前應用裝配式結(jié)構(gòu)的隧道類型眾多,從表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出裝配式結(jié)構(gòu)主要應用于地鐵、鐵路隧道中,公路隧道應用相對較少。

1.2 隧道內(nèi)輪廓形狀與施工方法

隧道內(nèi)輪廓形狀主要分為圓形、矩形、馬蹄形,隧道各內(nèi)輪廓形狀應用案例數(shù)量以圓形最多、矩形次之、馬蹄形最少。內(nèi)輪廓形狀與施工方法、空間利用率有關。圓形斷面形式具有結(jié)構(gòu)受力合理、對內(nèi)凈空利用影響小等特點,矩形斷面形式具有空間利用率高等特點。故根據(jù)相應的內(nèi)輪廓特點和常用隧道施工方法,地鐵和鐵路隧道內(nèi)輪廓形狀多為圓形和矩形。

隧道開挖方法主要有盾構(gòu)法、明挖法、TBM法、鉆爆法以及暗挖法。表1中隧道施工方法主要為盾構(gòu)機開挖和明挖法。盾構(gòu)機主要以圓形為主;明挖法多采用矩形單跨和多跨結(jié)構(gòu)。由于山區(qū)公路隧道巖石堅硬,對沉降要求不高,隧道相對較短,以及公路隧道凈空斷面呈馬蹄形,且盾構(gòu)機價格昂貴等原因,盾構(gòu)機在公路隧道中使用較少,多采用鉆爆法開挖。

1.3 裝配式襯砌形式

隧道裝配式襯砌可以分為全預制和部分預制,部分預制技術多為仰拱預制化,隧道上部襯砌采用現(xiàn)澆形式。對于預制仰拱,其結(jié)構(gòu)形式多為弧形,在統(tǒng)計案例中僅有1個鐵路隧道采用了箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)。

2 公路隧道預制仰拱結(jié)構(gòu)形式設計

公路隧道多采用馬蹄形輪廓,其中根據(jù)JTG 3370.1—2018《公路隧道設計規(guī)范》,甘肅某高速公路設計時速為80km/h,隧道內(nèi)輪廓如圖1所示,其最大跨處內(nèi)凈空跨度11.1m,路面至拱頂高度7.27m,拱底至拱頂8.80m。針對該隧道斷面形狀,選擇兩種公路隧道預制仰拱結(jié)構(gòu)形式——弧形和箱型進行設計并比選。

圖1 某高速公路隧道內(nèi)輪廓圖(單位:cm)

2.1 弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)

弧形預制仰拱結(jié)構(gòu),底部為弧形預制構(gòu)件,上部為現(xiàn)澆混凝土填充層,之后為施作找平層和路面。實行預制仰拱塊和上部襯砌分離的形式,不僅符合鉆爆法的施工特點,且能夠?qū)崿F(xiàn)初支完成后,仰拱先行從而達到快速承載的目的,再向上施作二次襯砌,不僅增加了安全性也減少了施工難度。綜合考慮結(jié)構(gòu)的受力、構(gòu)件的質(zhì)量、構(gòu)件的制作、構(gòu)件的運輸和構(gòu)件的安裝,該弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)形式分為3塊,如圖2所示。

圖2 弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)(單位:cm)

邊墻位置構(gòu)件B預制過程中,應做好預埋連接鋼筋的預留,二襯施工中,預制仰拱構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土邊墻通過焊接預埋鋼筋,并澆筑混凝土形成整體結(jié)構(gòu)。該預制仰拱施工時,先進行預制構(gòu)件現(xiàn)場吊運、安裝,前后、左右兩塊構(gòu)件均采用現(xiàn)澆40cm厚C40混凝土現(xiàn)場濕接。用直徑為219mm、壁厚為8mm的套管連接前后兩環(huán)構(gòu)件間的直徑為194mm、壁厚為8mm的鋼管,確保了前后、左右兩片構(gòu)件連接的質(zhì)量。施工中,仰拱部位開挖完成后即進行10cm厚C15現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層施工,過程中確保調(diào)平層標高準確,表面光滑平整。

2.2 箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)

箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)設計如圖3所示。此箱型預制仰拱結(jié)構(gòu),由若干相同的預制塊和現(xiàn)澆段組成,構(gòu)件之間采用螺栓連接。仰拱支撐結(jié)構(gòu)包括7個預制塊和2個現(xiàn)澆段,仰拱塊依次拼接形成隧道仰拱襯砌。預制塊的上、下表面分別為平面與弧面。仰拱左右預制塊都預埋有與邊墻搭接的鋼筋,與現(xiàn)澆混凝土形成整體結(jié)構(gòu),從而提高了仰拱和上部襯砌結(jié)構(gòu)的強度。

圖3 箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)

預制塊之間放置可壓縮性止水條,螺栓擰緊后可對預制塊之間縫隙起到密封止水作用。預制塊結(jié)構(gòu)外側(cè)縫隙用環(huán)氧樹脂砂漿填縫進一步密封。左右兩側(cè)現(xiàn)澆塊各設有橫向排水管,與兩側(cè)縱向排水管相連接,將兩側(cè)縱向排水管中的水引入預制塊空洞內(nèi)的排水管內(nèi),縱向排出。

2.3 結(jié)構(gòu)形式比選

a.施工難度。從整體結(jié)構(gòu)來看,弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)制作簡單,吊運方便,但弧形預制仰拱塊鋪設完畢后需進行仰拱回填、基層、面板施工,工序較多,從而影響了施作空間和效率。箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)是基于弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)優(yōu)化而來,箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)通過螺栓連接后,作業(yè)面已基本平整,襯砌受力較為穩(wěn)定,施工難度較小,并且可縮短步距,二襯能夠及時跟進。

b.施工速度。弧形預制仰拱構(gòu)件之間連接采用鋼管焊接,然后在連接處現(xiàn)澆混凝土從而形成整體,鋼管焊接以及現(xiàn)澆混凝土從澆筑至養(yǎng)護均需要大量時間,未真正實現(xiàn)仰拱的全套裝配式施工。箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)較弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)省去了現(xiàn)澆混凝土連接處和回填層的施作工序,構(gòu)件吊運至合適位置后,通過擰緊螺栓實現(xiàn)構(gòu)件緊固,之后只需施作調(diào)平層和瀝青面層即可達到通車條件,有效減少了施工流程,從而大大加快了施工速度。

c.防排水能力。為實現(xiàn)有效防水,弧形預制構(gòu)件在接頭處設置一層止水帶,而箱型裝配式仰拱結(jié)構(gòu)防水性能更全面,在其四周均設置可壓縮性止水條。弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)上部通過現(xiàn)澆混凝土回填層,雖然可以增加整體承載力和穩(wěn)定性。但是存在防排水能力差的缺點,弧形預制仰拱只能通過預埋排水管道實現(xiàn)排水功能,而箱型預制仰拱是由多榀空心預制構(gòu)件組成,這樣結(jié)構(gòu)的空腔形式有效增大了過水斷面,保障隧道排水能力。

d.造價成本。按照相同幅寬、相同標號混凝土計算,每環(huán)弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)制作時需要16.23m3混凝土,其中預制仰拱構(gòu)件需要5.29m3混凝土,填充層需要5.91m3鋼纖維混凝土,基層2.1m3,混凝土面板2.73m3;每環(huán)箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)制作時至少需要10.51m3混凝土,其中預制仰拱構(gòu)件需要7.71m3混凝土,兩側(cè)連接處需要1.75m3現(xiàn)澆混凝土,調(diào)平層需要1.05m3混凝土。同時弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)構(gòu)架之間采用鋼管焊接連接,也增加了制作成本,所以箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)的造價比弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)低很多。

綜上,箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)比弧形預制仰拱更為高效經(jīng)濟,施工可行性更強,所以本文將主要針對箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)進行參數(shù)優(yōu)化設計和受力變形特性研究。

3 箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

3.1 計算模型建立

本文結(jié)構(gòu)設計模型為荷載-結(jié)構(gòu)模型,荷載按深埋計算,數(shù)值模擬采用Abaqus軟件。圍巖等級為Ⅴ級,變形模量為300MPa,泊松比為0.3,黏聚力為2MPa,摩擦角為27°,計算容重為20kN/m3。仰拱混凝土采用C40鋼筋混凝土,彈性模量取32.5GPa,容重取25kN/m3。根據(jù)深埋公路隧道拱部圍巖壓力計算,得到隧道所受圍巖荷載如圖4所示。

圖4 隧道所受荷載示意圖

為簡化計算,僅建立仰拱精細化模型且不考慮螺栓連接形式、螺栓和螺栓孔之間間隙,也不考慮套管、止水橡膠墊、密封墊的模擬。根據(jù)本文研究重點和實際情況,預制塊之間、螺栓表面和預制塊之間接觸采用面-面接觸單元,其中為了避免實體單元之間的侵入導致的計算誤差和突出預制塊之間的錯動現(xiàn)象,將螺栓表面和預制塊之間接觸切向摩擦系數(shù)設為0.6,預制塊之間接觸切向摩擦系數(shù)設為0.3,法向均設為硬接觸。鋼筋網(wǎng)和混凝土之間通過將鋼筋網(wǎng)全部嵌入混凝土實體模型中模擬二者之間連接。

3.2 優(yōu)化方案

對不同仰拱分塊、不同厚度、不同幅寬情況下箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)的力學特性進行模擬研究,以找出鉆爆法公路隧道箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)最優(yōu)選型。

箱型預制仰拱設計分為1、3、5、7分塊(圖5)。模擬計算中厚度參數(shù)取上部20cm、下部35cm,螺栓強度取8.8級高強螺栓,取半幅寬0.6m。

圖5 仰拱結(jié)構(gòu)分塊方案(單位:m)

根據(jù)箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)特點,通過改變上、下混凝土厚度進行分析?；贘TG3370.1—2018《公路隧道設計規(guī)范》建議的襯砌厚度取值范圍(350～650mm),給出優(yōu)化方案見表2。

表2 仰拱混凝土厚度方案

參考盾構(gòu)隧道設計,國內(nèi)常用的管片幅寬在0.3～20m之間[34],箱型仰拱有限元模型采用7分塊設計,仰拱厚度采用方案2,預制仰拱參數(shù)見圖5(d),預制仰拱管片幅寬分別選取0.8、1.0、1.2、1.5、2.0m這5種工況進行對比分析。

3.3 模擬結(jié)果與分析

3.3.1 不同分塊下仰拱力學特性分析

由圖6可知,預制仰拱位移基本呈軸對稱分布,并以中軸為對稱軸向兩邊遞減。1、3、5、7分塊的豎向最大位移分別為694、89.6、84、76.9mm,水平最大位移分別為119、26.5、25.6、24.1mm。仰拱分塊對結(jié)構(gòu)位移影響較大,1分塊預制仰拱最大位移明顯高于其他分塊,且1分塊豎向最大位移遠大于規(guī)范規(guī)定的141mm,故1分塊結(jié)構(gòu)不符合條件。7分塊雖然接縫最多,但是整體位移為所有分塊中最小。故從預制仰拱的變形角度來看,7分塊的箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)為較優(yōu)分塊。

圖6 不同分塊仰拱位移云圖(單位:mm)

圖7、圖8分別為仰拱混凝土拉、壓損傷破壞云圖,其中損傷因子大于0.9可以視為混凝土趨于破壞。平衡后1、3、5、7分塊的拉壞損傷體積分別為1.18、0.75、0.79、0.73m3,壓壞損傷體積分別為0、0.022、0.029、0.073m3。結(jié)合圖7、圖8可知,仰拱結(jié)構(gòu)主要為受拉破壞,預制仰拱拱端底部、各中柱轉(zhuǎn)角處與接縫部位薄弱易破壞。隨著分塊增加,7分塊拉壞區(qū)域最少,故7分塊最為穩(wěn)定,繼而是3、5分塊,1分塊最易破壞。

采用該技術建成的全落地式裝配線，主體設備全部采用落地的安裝方式，完全取代了傳統(tǒng)的空中吊掛方式。減少了大量的鋼結(jié)構(gòu)吊裝結(jié)構(gòu)，大大降低廠房的吊掛荷載；降低了工程投資，縮短了施工周期。該系統(tǒng)主要用于汽車整車廠的汽車總裝線，目前該技術及設備在國內(nèi)已得到廣泛應用，并在世界上其他6個國家取得了專利。

圖7 仰拱混凝土拉損傷破壞云圖

圖8 仰拱混凝土壓損傷破壞云圖

HRB400鋼筋的屈服應力為400MPa,極限強度為450MPa。由圖9可知,1分塊預制仰拱結(jié)構(gòu)鋼筋應力最大為434.3MPa,大于400MPa或接近400MPa的區(qū)域遠遠大于其他分塊。3分塊和5分塊預制仰拱結(jié)構(gòu)鋼筋已屈服或接近屈服的區(qū)域主要集中于仰拱兩端及端部上方,且屈服面積十分接近。7分塊預制仰拱結(jié)構(gòu)鋼筋達到屈服的面積最少,且只出現(xiàn)于仰拱兩端底部。故說明1分塊結(jié)構(gòu)最為脆弱,3、5分塊混凝土拉壞后大部分區(qū)域鋼筋仍能正常工作,7分塊幾乎所有鋼筋都可正常工作。

3.3.2 不同厚度下仰拱力學特性分析

根據(jù)方案1、2、3的最大位移(表3)可知,下部厚度增加,預制仰拱豎向和水平位移都明顯減小,但是減小趨勢變緩。根據(jù)方案2、4、5的最大位移得到仰拱上部厚度增加,仰拱結(jié)構(gòu)豎向位移僅略微減小,方案4、5較方案2水平最大位移都有所增加。故可以得出箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)下部厚度的變化對于結(jié)構(gòu)位移影響較大,上部厚度的增加對位移影響較小。故從預制仰拱的變形角度來看,當預制構(gòu)件質(zhì)量滿足機械承重要求,應當適當增加預制構(gòu)件下部混凝土厚度。

不同仰拱厚度混凝土損傷破壞云圖與圖7(d)和圖8(d)相似,故僅提取平衡后拉、壓壞損傷體積列于表3。根據(jù)方案1、2、3破壞體積可以得出隨著上部厚度增加拉壞損傷體積呈增長趨勢,壓壞損傷體積減小;根據(jù)方案2、4、5破壞體積可以得出隨著下部厚度增加拉壞損傷體積減小,壓壞損傷體積增大。故仰拱結(jié)構(gòu)以受拉破壞為主,下部混凝土的增加能明顯減小拉壞損傷體積,故在此類箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)設計時應適當增加下部混凝土厚度。

不同仰拱厚度鋼筋應力云圖與圖9(d)相似,故僅提取平衡后不同厚度條件下預制仰拱內(nèi)鋼筋最大應力與達到屈服應力鋼筋體積列于表3。內(nèi)置鋼筋最大應力變化不大,方案3預制仰拱結(jié)構(gòu)鋼筋應力最大為402.9MPa,仍未達到鋼筋極限強度;預制仰拱厚度增加能有效減小內(nèi)置鋼筋整體受力,隨著預制仰拱厚度增加,達到屈服應力的內(nèi)置鋼筋體積呈減小趨勢。

3.3.3 不同幅寬下仰拱力學特性

表4 不同幅寬仰拱的力學特性參數(shù)

隨著幅寬的不斷增大,混凝土壓壞損傷體積呈減小趨勢,但是從仰拱幅寬1.2m增加至2.0m時混凝土壓壞損傷體積幾乎保持不變;混凝土拉壞損傷體積則是不斷減小,但是損傷體積減小幅度從幅寬1.2m后有所減小。因此,仰拱結(jié)構(gòu)主要為受拉破壞,仰拱幅寬的增加能有效減小混凝土拉壞損傷體積,但是隨著仰拱幅寬的不斷增加對于混凝土受拉體積的影響逐漸減小。仰拱幅寬增加對于混凝土壓壞損傷體積也存在明顯影響,但是超過一定幅寬后幅寬增加對于混凝土壓壞損傷體積的變化幾乎沒有作用。

幅寬0.8m時預制仰拱結(jié)構(gòu)鋼筋應力最大為406.6MPa,未達到鋼筋極限強度。隨著幅寬增加,預制仰拱達到幅寬1.5m后內(nèi)置鋼筋最大應力出現(xiàn)大幅度減小,但是繼續(xù)增大鋼筋最大應力僅略微減小;幅寬達到1.2m之前隨著幅寬增加達到屈服應力的內(nèi)置鋼筋體積不斷減小,但是幅寬到達1.5m后達到屈服應力的內(nèi)置鋼筋體積即為0。因此,預制仰拱幅寬對于內(nèi)置鋼筋應力影響很大,預制仰拱適當增加幅寬能有效減少內(nèi)置鋼筋受力,但是不應過大設計從而浪費材料。

3.4 隧道圍巖-襯砌結(jié)構(gòu)變形特征

將研究對象由裝配式仰拱擴大至圍巖-襯砌整體結(jié)構(gòu),采用數(shù)值模擬方法建立整體模型,以豎向位移為指標,研究隧道開挖支護過程中圍巖-襯砌結(jié)構(gòu)共同作用形式。由圖10(a)(b)可知,上部圍巖開挖和支護過程中,位移主要集中在拱底以及拱頂位置,整體位移不大,支護結(jié)構(gòu)抑制拱頂位移發(fā)展。由圖10(c)可知,圍巖下部分進行初期支護后圍巖仰拱底部位移較大,達到40.8mm,隧道底部處于危險狀態(tài)。由圖10(d)可知,在進行二襯及仰拱施作后其拱底位移減小,且底部隆起范圍明顯縮小,這說明裝配式仰拱和二襯結(jié)構(gòu)調(diào)整,改善了隧道受力,對保證整體支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用明顯。

圖10 開挖支護過程位移變化云圖(單位:m)

3.5 不同箱型預制仰拱對比分析

以各參數(shù)最好為2分、次之為1分、最差為0分進行比選,結(jié)果見表5,由表5可知,7分塊、上部厚度20cm,下部厚度40cm、幅寬1.2m的箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)形式最為合適。

表5 箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)方案比選匯總

4 結(jié) 論

a.通過整理收集國內(nèi)外不同類型隧道預制仰拱結(jié)構(gòu)的應用案例,發(fā)現(xiàn)目前裝配式結(jié)構(gòu)主要應用于地鐵、鐵路隧道中;因公路隧道開挖方法主要為鉆爆法,且面臨復雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)環(huán)境,預制仰拱應用相對較少,尚處于初步研究階段。

b.設計出弧形和箱型兩種預制仰拱結(jié)構(gòu)形式,其中弧形預制仰拱結(jié)構(gòu)為目前較為常見的預制仰拱結(jié)構(gòu)形式,箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)形式是在弧形預制仰拱基礎上設計的精進形式。通過結(jié)構(gòu)形式特點、施工速度、造價成本等方面綜合比選,得出箱型預制仰拱為較為合適的預制仰拱結(jié)構(gòu)形式。

c.箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)主要為受拉破壞,預制仰拱兩端底部、各個預制塊中柱轉(zhuǎn)角處與接縫部位為薄弱易破壞位置。通過將不同參數(shù)對仰拱結(jié)構(gòu)的影響進行比選,認為7分塊、上部厚度20cm、下部厚度40cm、幅寬1.2m的箱型預制仰拱結(jié)構(gòu)形式最為合適。