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超高性能混凝土“铺新”军山大桥,桥面与桥梁寿命均可达百年

发布时间:2019-07-18

中华建设网 (记者邱莎 通讯员邢影 姜志刚 岳奥)11月29日,记者来到武汉军山长江公路大桥(以下简称:军山大桥)看到,从武昌往汉阳方向964米的主桥下游幅沥青路面已全部改造一新,而铺装桥面的这种新材料正是由中铁大桥局桥梁结构健康与安全国家重点实验室研发的重要新成果 ——超高性能混凝土。

军山大桥下游幅路面已全部改造一新

这种超高性能混凝土的抗压强度是普通混凝土的3倍,相当于每平方米能承受3000头大象的重量;抗拉强度是普通混凝土的4至8倍,其韧性像钢一样,用这种新型材料铺装桥面,能使桥面与桥梁同寿命,均可达百年以上。

“超高性能”,减负大桥荷载

随着社会经济的发展,交通出行日益频繁,桥梁的实际承载远超过设计荷载。中铁大桥科学研究院院长、桥梁结构健康与安全国家重点实验室副主任田启贤介绍,大多数既有桥梁不仅铺装层频频出现病害,下部的钢板也极易出现疲劳开裂等症状。为养护桥梁减负大桥荷载,桥科院近几年研发出了一种强度高、耐久性强、低收缩、免蒸养的超高性能混凝土新材料,采用这种材料组合桥面不仅能降低钢结构疲劳应力避免开裂,还可作为防水层和耐磨层,为钢桥面提供一种永久的防护,极大提升了桥梁结构的整体健康与安全水平。

军山大桥于1998年12月开工,2001年年底建成通车,至今已运营17年。由于该桥是京港澳高速公路和沪渝高速公路跨越长江的通道,也是武汉绕城高速的重要组成部分,是接南纳北、承东启西的重要枢纽,大桥承受着极为繁重的交通任务,高峰期日均通行车辆达34000辆次,且60%以上为大、中型货车,高荷载给桥面带来了巨大的损伤。早在2010年,大桥便实施了为期100天的首次大修,随后几年又多次修补,给市民出行带来极大不便。

军山大桥的桥面改造工程,施工工艺复杂、工程量大,所需栓钉个数98万个,钢筋网504吨,钢板条4800条,应用超高性能混凝土组合桥面不仅有效解决桥面钢板疲劳开裂这一大技术难题,还确保了大桥的安全荷载,既能满足城市桥梁快速维修的需求,又能降低对交通的干扰。

500万次疲劳试验,确保桥面寿命

与普通混凝土相比,超高性能混凝土除了抗压、抗拉能力强外,韧性也是普通混凝土的200倍,耐磨强度为4倍,这意味着如果普通混凝土25年便会磨耗2毫米,超高性能混凝土则需要100年才会磨耗2毫米,其具有的低收缩、免蒸养等特点,也会大幅度降低桥梁后期养护成本。

用锤子敲击超高性能混凝土韧性像钢一样

“按照国际标准,我们通过模型对超高性能混凝土做了500万次疲劳试验发现,桥面板和混凝土都没有出现裂纹,结果表明这种新型材料的使用寿命可达100年以上。”军山大桥桥面改造项目总工程师陈露一告诉记者,普通桥面铺装多采用环氧和浇注沥青,这两种普通沥青铺装于钢桥面使用寿命仅为2到3年,并且浇注沥青需1个月维修一次,环氧沥青也需2至3个月维修一次,局部修补还会影响桥面美观和交通出行,以超高性能混凝土做基础铺装沥青将延长沥青使用寿命,减少了大桥使用的维修费用,更利于交通出行。

前景广阔,适用于海洋环境

“这是首次在已运行的桥梁上铺装超高性能混凝土,总铺装面积达1.47万平方米,相当于2个足球场的面积。目前,武汉军山大桥、长丰大桥均应用了这种新材料,未来,超高性能混凝土还会用于更多既有和新建桥梁。”陈露一说。

据了解,自2012年中铁大桥科学研究院开始立项研究超高性能混凝土以来,全国已有荆州长江公铁大桥、蒙华铁路洞庭湖特大桥、成贵铁路金沙江大桥、汕头海湾大桥等十几座知名桥梁应用了这种新材料。在采用超高性能混凝土翻新和维修桥面后,使得钢桥面得以较好养护,不少专家和业内人士认为,超高性能混凝土将普遍应用于未来新建以及既有桥梁,是提升桥梁结构安全的发展趋势。

基于超高性能混凝土的韧性、耐磨性强的特点,这种新材料还可应用在高速公路和结构复杂、受力面较大的桥梁上,例如山区桥梁的桥墩如果用超高性能混凝土进行包裹防护,会起到很好的加固桥墩的作用。此外,超高性能混凝土的抗冲磨性也很好,适应于海洋环境,其高密度和耐久性可以保护跨海大桥的主体结构。

历经2个月的桥面改造,军山大桥主桥下游幅桥面改造工程将于12月1日完工,由于去年刚进行过维修,大桥上游幅将暂不会铺装超高性能混凝土,计划于两年后再行铺装。

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