更輕更強(qiáng)！新材料應(yīng)用開(kāi)啟橋梁建設(shè)新時(shí)代

近日

中鐵大橋局承建的雙柳長(zhǎng)江大橋

跨粑鋪大堤橋、航天城互通北引橋

LUHPC（輕質(zhì)超高性能混凝土）

預(yù)制橋面板安裝工程圓滿完成

實(shí)現(xiàn)了LUHPC新材料

在國(guó)內(nèi)橋梁工程的

首次大規(guī)模應(yīng)用

為探索超大跨徑鋼混組合結(jié)構(gòu)

開(kāi)辟了

一條新的廣闊應(yīng)用前景

作為一種

由水泥、細(xì)粒料、粉煤灰、硅灰

和特殊添加劑等原材

組成的新型混凝土材料

UHPC（超高性能混凝土）具有

高強(qiáng)度、低密度和出色的耐久性等特點(diǎn)

其抗壓強(qiáng)度通?？蛇_(dá)120兆帕

讓其在重壓環(huán)境下舉重若輕

為大型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位提供堅(jiān)不可摧的支撐

UHPC憑借其高強(qiáng)、輕質(zhì)和耐久的特性

可使建筑構(gòu)件實(shí)現(xiàn)輕薄化設(shè)計(jì)

同時(shí)顯著提升承載能力與抗震性能

目前已廣泛應(yīng)用于

懸索橋、斜拉橋等大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)

作為UHPC新材料功能化設(shè)計(jì)的重要延伸

LUHPC與同強(qiáng)度的UHPC相比

容重降低15%-20%

收縮應(yīng)變大幅降低

可為新建橋梁結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)

和既有橋梁結(jié)構(gòu)維修加固

提供全新選擇

“此次跨堤橋預(yù)制橋面板采用LUHPC制作，其強(qiáng)度高達(dá)140兆帕，相當(dāng)于每平方米可承重約1.4萬(wàn)噸。”中鐵大橋局橋科院雙柳橋項(xiàng)目總工張志豪介紹，常規(guī)預(yù)制橋面板多采用高標(biāo)號(hào)普通混凝土方案，LUHPC的抗壓強(qiáng)度是C50混凝土的2至3倍，可以顯著提高橋面板承載能力。

在雙柳橋項(xiàng)目運(yùn)用的跨堤橋?yàn)榭缍?00米的鋼-混組合梁，對(duì)自身結(jié)構(gòu)重量較為敏感，如果組合梁采用普通混凝土預(yù)制橋面板，將會(huì)導(dǎo)致自重過(guò)高從而使橋梁跨越能力受限。

“LUHPC的另一大優(yōu)點(diǎn)就是輕，每立方米重量?jī)H有2150千克。”張志豪說(shuō)，橋面板先在工廠完成LUHPC預(yù)制，再和鋼梁疊合形成組合梁節(jié)段，節(jié)段架設(shè)后通過(guò)對(duì)預(yù)留槽口和濕接縫現(xiàn)澆，最終像“搭積木”一樣形成組合梁。

自2021年立項(xiàng)到如今走出實(shí)驗(yàn)室投入大規(guī)模應(yīng)用，最新的LUHPC已經(jīng)是第三代產(chǎn)品，相較于前幾代產(chǎn)品，具有更好的流動(dòng)性與自密實(shí)性，能自如填充復(fù)雜模具與結(jié)構(gòu)，確保密實(shí)均質(zhì)。

橋梁智能與綠色建造

全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

中鐵大橋局

UHPC技術(shù)團(tuán)隊(duì)

從2014年開(kāi)始

中鐵大橋局UHPC技術(shù)團(tuán)隊(duì)

歷經(jīng)十余年

依托橋梁智能與綠色建造

全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)

致力于UHPC系列材料

和UHPC橋梁輕型高性能結(jié)構(gòu)的

技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化工作

目前已形成了UHPC

數(shù)十項(xiàng)專利和工法

累計(jì)合同額超10億元

破解鋼橋面鋪裝難題

UHPC是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ母咝阅懿牧?，中鐵大橋局UHPC技術(shù)團(tuán)隊(duì)從2001年就開(kāi)始進(jìn)行高性能混凝土試驗(yàn)研究，通過(guò)大量的試驗(yàn)相繼開(kāi)發(fā)出了自流密實(shí)混凝土、水下絮凝混凝土等多種配制新技術(shù)，為后續(xù)的深入研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

自2014年起，在國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人田啟賢的帶領(lǐng)下，技術(shù)團(tuán)隊(duì)克服重重困難，成功研發(fā)了低收縮、免蒸養(yǎng)UHPC材料并將其引入橋面鋪裝施工當(dāng)中，有效解決了正交異性鋼橋面板“鋼結(jié)構(gòu)疲勞開(kāi)裂”和“鋪裝層損壞”兩大行業(yè)難題，相關(guān)技術(shù)成果已成功應(yīng)用于武漢軍山長(zhǎng)江大橋、滬蘇通長(zhǎng)江大橋、宜昌長(zhǎng)江公路大橋等近二十座大跨度公路、鐵路橋梁上，有力推動(dòng)了UHPC在橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。

鋼-UHPC組合橋面體系

滬蘇通長(zhǎng)江大橋橋面鋪裝

宜昌長(zhǎng)江大橋橋面鋪裝

軍山長(zhǎng)江公路大橋橋面鋪裝

助力橋梁結(jié)構(gòu)性能提升

隨著橋面鋪裝產(chǎn)業(yè)的逐漸成熟，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘東發(fā)、鐘繼衛(wèi)、王波等專家提出要將UHPC產(chǎn)業(yè)推向橋梁主體結(jié)構(gòu)，并在裝配式UHPC橋梁結(jié)構(gòu)研究上繼續(xù)攻關(guān)。

在2018年至2022年的4年間，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人高立強(qiáng)博士的帶領(lǐng)下，充分發(fā)揮了UHPC高強(qiáng)、高韌的特性，研發(fā)出了預(yù)制UHPC梁板結(jié)構(gòu)、鋼-預(yù)制UHPC組合梁等多類輕型橋梁結(jié)構(gòu)，不僅可以大幅降低結(jié)構(gòu)自重、減少下部結(jié)構(gòu)的工程量，同時(shí)還能夠降低主梁用鋼量。技術(shù)團(tuán)隊(duì)還利用UHPC粘結(jié)性能來(lái)簡(jiǎn)化傳統(tǒng)橋梁連接部位構(gòu)造，研發(fā)了新型UHPC濕接縫、連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)UHPC應(yīng)用等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了橋梁全預(yù)制裝配化施工，大大降低了橋梁建造成本，已成功在朵花特大橋、西村港跨海大橋、泰東高速等重點(diǎn)工程當(dāng)中應(yīng)用。

UHPC梁板結(jié)構(gòu)

鋼-UHPC組合梁

貴州朵花特大橋（UHPC濕接縫）

泰東高速裝配式橋梁UHPC負(fù)彎矩區(qū)應(yīng)用

面對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)加固與防護(hù)需求日益增加的挑戰(zhàn)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)順應(yīng)趨勢(shì)，研發(fā)出了基于FRP、早強(qiáng)/噴射UHPC等新材料的橋梁維修加固技術(shù)，為梁底加固工程提供了新思路，研發(fā)出了橋面結(jié)構(gòu)UHPC預(yù)制裝配快速維修新技術(shù)，進(jìn)一步拓展了UHPC技術(shù)的應(yīng)用方向。

橋面結(jié)構(gòu)UHPC預(yù)制裝配快速維修

噴射UHPC加固

進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)新階段

“預(yù)制UHPC橋梁結(jié)構(gòu)符合高性能化、輕型化節(jié)材降碳理念，可實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)跨徑增加30%以上?！?span>國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中鐵大橋局副總工程師鐘繼衛(wèi)介紹道?！拔覀冄邪l(fā)的LUHPC材料已成功應(yīng)用于雙柳長(zhǎng)江大橋，這也是LUHPC在國(guó)內(nèi)橋梁工程中首次大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)我們還建設(shè)了成熟的UHPC預(yù)制生產(chǎn)線，未來(lái)將為觀音寺長(zhǎng)江大橋UHPC橋面板的施工任務(wù)保駕護(hù)航?！?/span>

UHPC預(yù)制板生產(chǎn)線

雙柳長(zhǎng)江大橋LUHPC預(yù)制板首件生產(chǎn)

為更好服務(wù)于UHPC工程項(xiàng)目，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在湖北省黃岡市麻城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)建立了現(xiàn)代化的UHPC預(yù)混料產(chǎn)業(yè)基地，占地約20畝，擁有2套現(xiàn)代化預(yù)混料生產(chǎn)線，年產(chǎn)能約6萬(wàn)噸，滿足原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)及預(yù)混料成品出廠檢驗(yàn)的需求；在湖北省咸寧市嘉魚縣建立了外加劑生產(chǎn)基地，生產(chǎn)車間面積1600平方米，三條母液合成生產(chǎn)線，兩條復(fù)配生產(chǎn)線，年產(chǎn)能約12萬(wàn)噸。

預(yù)混料生產(chǎn)基地

防潮噸袋包裝

母液合成設(shè)備

合成中控平臺(tái)

國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作為科技創(chuàng)新平臺(tái)，重點(diǎn)聚焦橋梁領(lǐng)域未來(lái)綠色高性能材料發(fā)展與應(yīng)用，在過(guò)去的十年間持續(xù)開(kāi)展了UHPC經(jīng)濟(jì)化、功能化設(shè)計(jì)研究與低碳長(zhǎng)壽命橋梁結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新工作，形成的新型產(chǎn)品及結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)滿足了橋梁工程領(lǐng)域?qū)炷敛牧咸荽位眉岸喙δ茉O(shè)計(jì)需求。

雙柳長(zhǎng)江大橋是LUHPC新材料

在國(guó)內(nèi)橋梁工程中的

首次大規(guī)模應(yīng)用

未來(lái)

中鐵大橋局UHPC技術(shù)團(tuán)隊(duì)

將持續(xù)從多功能材料、新型結(jié)構(gòu)

施工裝備、施工工藝

四個(gè)創(chuàng)新維度推動(dòng)UHPC新產(chǎn)業(yè)推廣

圍繞高性能綠色混凝土打造新質(zhì)生產(chǎn)力

推動(dòng)橋梁長(zhǎng)壽命、高性能、輕量化發(fā)展

為我國(guó)橋梁事業(yè)的發(fā)展

持續(xù)貢獻(xiàn)大橋力量

END

執(zhí)行主編丨李元、沈蘇

責(zé)任編輯丨晉旭?。ù髽蚓郑?/span>

內(nèi)容來(lái)源丨中鐵大橋局

中國(guó)中鐵融媒體中心

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