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    UHPC與橋梁工程的“故事”
    2019-09-17

    UHPC預制橋梁

    作為城市步行空間的組成部分,人行天橋不但在城市中發揮著緩解交通壓力、疏散人流、為行人提供安全舒適的出行環境等重要作用,而且已經成為城市中一道亮麗的風景線。
    未來,人行天橋的建設應遵循以下兩個宗旨:
    從技術出發,盡量減輕橋體本身重量,節約用材并保證其耐久性;
    強化人行天橋的景觀效應,使其在滿足使用功能的基礎上得到藝術的升華。
    UHPC十分契合人行天橋的未來發展趨勢,采用超可隆和Ductal系列產品建設的人行天橋具有以下特點:
    材料強度高、結構自重輕40%;
    結構耐久性好,維護費用低;
    顏色和紋理多樣,可做造型設計。

    Ductal全預制大跨度人行天橋韓國首爾和平橋

    2002年建成的韓國和平人行橋(Peace Foot Bridge)是一座主跨為120m的UHPC拱橋。該橋采用Ductal解決方案建造,由6個預制后張預應力π型節段組成,截面高1.3m。
    此外,韓國還分別在2007年和2013年提出Super Bridge 200計劃和Super Structure 2020計劃,推廣UHPC在橋梁等領域額應用。

    UHPC橋梁預制構件

    裝配式橋梁是未來橋梁發展的趨勢之一,裝配式橋梁可以解決傳統現澆嚴重影響交通、質量控制難、勞動力成本高等問題,符合綠色、低碳、環保的發展理念。
    而制約裝配式發展的主要難點在于:
    鋼筋混凝土預制構件尺寸和自重大,難以吊裝和運輸;
    預制構件的節點和接縫連接質量難以保證,容易出現病害。
    UHPC優異的力學性能則可以解決以上問題:
    UHPC可大大減輕預制構件尺寸和自重,且保證預制構件承載力等力學性能;
    節點連接可大大簡化,便于施工,且節點更加牢固,地震作用下不會成為整個橋梁的薄弱點。

    法國首座UHPC公路橋采用Ductal方案

    2001年,法國建成了第一座UHPC公路橋,該橋由高0.9m的預制先張預應力雙T型梁拼裝而成,分為20.5m和22m兩跨。
    對比普通混凝土設計方案,采用的UHPC方案能極大減少普通鋼筋和預應力鋼筋的數量,可以將橋梁的總體自重減小到1/3左右。

    美國小雪松溪公路橋

    美國愛荷華州奧坦瓦的小雪松溪(Little Cedar Creek bridge)公路橋于2016年建成,橋長18.2m、寬10m。其中橋面板采用厚度為200mm的Ductal華夫板。
    雖然橋面跨距較長,但因為橋面板采用厚度為200mm的Ductal華夫板,相比普通混凝土橋面板自重減少約30%,維護費用低,施工速度快,可以適應凍融、腐蝕性強等惡劣環境。

    UHPC橋面修復

    橋面鋪裝層破壞一直是困擾設計師的難點,傳統瀝青混凝土鋪裝方案在荷載長期作用下,很難達到設計使用壽命,尤其是鋼橋面鋪裝層,使用壽命僅為5~8年。
    采用UHPC和瀝青組合的方式,可以很好的解決這個難題。只需在主梁上鋪設一定厚度的UHPC,即可完成鋪裝,無需鋪設防水層。施工簡單快捷,可以快速恢復通行,且鋪裝層使用壽命長。(請看以下兩個案例)

    四川萬源跨河大橋采用超可隆橋面鋪裝解決方案

    在多年重載交通的負荷下,跨徑69.7米的四川萬源跨河大橋的橋面出現了嚴重破損。2019年,該橋采用超可隆橋面鋪裝解決方案,通過6厘米的超可隆橋面鋪裝層,在不增加橋面重量荷載的情況下,完成了橋面的修復,并顯著提升橋梁使用壽命,施工時間僅為20天。

    四川渠縣公路橋采用鋪裝超可隆維修方案

    因橋面坑洞破損多、運載能力下降,四川渠縣公路橋的橋面需要進行修復,當時還面臨著施工窗口期短的情況。該橋采用了鑿除原有普通混凝土鋪裝層,鋪裝6厘米超可隆的維修方案,在20天內完成橋面鋪裝施工。

    該方案的優勢在于:
    ·強度高,可降低橋梁自重
    ·快速恢復通車,3天后可通行80噸重載礦車
    ·韌性好,能夠承載礦車大量通行

    UHPC橋面板濕接縫

    橋面板濕接縫的處理也是橋梁工程中的難點。常規普通混凝土濕接縫設計方案存在很多問題:
    1、濕接縫鋼筋分布密集,導致混凝土極難澆筑密實,施工難度大。
    2、濕接縫寬度過大,現場工程量大。
    3、濕接縫處受力情況復雜,易于破壞,屬于橋梁結構中的薄弱點。
    采用UHPC澆筑濕接縫可以很好地解決上述問題:
    (1)極大減少濕接縫處鋼筋的數量,UHPC流動性良好,無粗骨料,可以保證現場澆筑的施工質量。
    (2)濕接縫寬度可以減少到1/3以上,大大降低現場施工的作業量。
    (3)UHPC自身優異的力學性能,可以保證濕接縫從原本的薄弱點變成現在的強點。

    武漢長豐橋采用超可隆方案維修伸縮縫

    武漢長豐橋是武漢城區漢江上的第五座公路橋,全橋長1146米,其中主橋跨徑252米,邊拱跨徑60米,橋寬27米,設雙向六車道,主橋采用帶半拱邊跨的中承式鋼管砼系桿拱橋。

    2017年,武漢長豐橋伸縮縫在服役多年后出現了箱梁破損、混凝土松動、鋼筋外露的問題。經過方案論證,長豐橋橋面引橋與主橋連接段采用超可隆6厘米方案進行了伸縮縫維修,效果良好。

    UHPC橋面拓寬

    改革開放后,橋梁建設一直在不斷進步發展。部分早期修建的橋梁,車輛通行能力已無法滿足現狀的交通流量,因此橋面拓寬同樣也是現在橋梁維修中的重點之一。
    早期的橋梁設計秉承著在滿足設計要求的情況下盡量節約材料的傳統觀念,因此橋梁墩柱的承載力富余量較小。因此,常規的橋面拓寬除了對橋面進行擴寬以外,還需對墩柱進行加固,造價十分昂貴,有些甚至超過了重新修建的價格。
    采用UHPC進行橋面拓寬,橋面板自重較普通混凝土大大減小,可以保證在不對橋梁墩柱進行加固的情況下進行擴寬,因此造價可以極大的降低,是目前最具經濟性的巧妙拓寬解決方案。

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