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鋼鐵橋面鋪層“土”,維護無需大修補
發布:Iron_MAN10   時間:2018/12/23 13:41:30   閱讀:987 
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住在武漢,時常會開車過橋。然而,過橋的最大煩惱莫過于:當遇見路面維修時,常常要加入堵車長龍;路面修好不久,又會出現凹凸不平,駕車如同行船?;旧鲜?—5年一個維修周期,而且這種循環的周期還在縮短。

近日,隨著武漢軍山長江大橋超高性能混凝土鋪裝完成,我國自主研發的一項新技術也成為了“網紅”。這項新技術的最大特點是,可以大大減少橋面的維護,甚至可以實現零維護??萍既請笥浾邘е闷?,來到了位于武漢的橋梁結構健康與安全國家重點實驗室,就此項技術的研發以及應用情況采訪了專家。

極大提升橋梁健康安全

軍山長江大橋,2001年12月15日建成通車,至今已經運營了17年。該橋是京港澳高速公路和滬渝高速公路共用的跨越長江的一座特大型高速公路橋梁。

大橋目前高峰期日均通行車輛34000輛次,60%以上為大、中型貨車。遠超設計標準的高荷載給橋面帶來了巨大的壓力,早在2010年,大橋便實施了為期約100天的首次大修,隨后幾年又多次進行修補。

中鐵大橋科學研究院院長、橋梁結構健康與安全國家重點實驗室副主任田啟賢介紹,像軍山長江大橋這樣的“亞健康”橋梁,國內還有很多。近年我國大跨度橋的橋面多使用正交異性鋼橋面板,表面采用瀝青類材料進行鋪裝。但隨著經濟發展,重載貨車增多,大多數橋面承受著遠超設計的荷載,不僅鋪裝層頻頻出現病害,下部的鋼板也極易出現疲勞開裂等癥狀。

田啟賢說:“本次軍山長江大橋采用的超高性能混凝土組合橋面技術,既能作為結構層,降低鋼結構疲勞應、避免開裂,又可作為防水層和耐磨層,為鋼橋面提供一種永久的防護,極大提升了橋梁結構的整體健康與安全水平。”

項目總工程師陳露一介紹:“通常情況下,環氧瀝青每隔5年便要鏟除重修,且每次維護時間為2—3個月,對交通影響極大;超高性能混凝土僅需15年后對表面的磨耗層進行維護(如不鋪裝磨耗層則可免維護),而且價格低廉(約為環氧瀝青的二十分之一),耗時僅需2天,對交通影響極小。”

100年才會磨耗2毫米

田啟賢說,材料是結構的基礎,橋梁結構想要有進一步的發展,材料的革新必不可少。因此對混凝土的性能進行改善是重中之重。

超高性能混凝土是上世紀80年代出現在歐洲的一種新材料,與普通混凝土相比,此類混凝土在擁有超高強度性能的同時,還擁有超高的耐久性能。但此種材料存在著兩個缺陷:收縮高、需要蒸氣養護。“高收縮帶來的易開裂癥狀,使得其適用范圍嚴重受限,而蒸氣養護也大大提高了養護成本。”田啟賢說。

針對這兩項不足,團隊經過將近6年的摸索及上千次的試驗,獲得了大量的配合比數據,最終開發出了一種低收縮、免蒸養的超高性能混凝土。田啟賢說:“低收縮免蒸養超高性能混凝土與普通混凝土相比,抗壓強度提高了3倍,抗拉強度高了4—8倍,韌性是后者的200倍,耐磨強度是后者的4倍,這意味著如果普通混凝土25年磨耗2毫米,超高性能混凝土則需要100年才會磨耗2毫米,大幅度降低了后期維護成本。”基于低收縮、免蒸養的超高性能混凝土,他們又開發出超高性能混凝土組合橋面技術,徹底解決了鋼結構橋面疲勞開裂的問題。

應用范圍非常廣闊

2016年,團隊首次把超高性能混凝土組合橋面技術應用于太原市攝樂橋。

經過近兩年實時健康監測,橋面鋼板所受應力相比同類型橋梁大幅度降低,預示著鋼板不會出現疲勞開裂的情況。

此后,這項新技術又陸續在哈爾濱霽虹橋、宜賓金沙江公鐵兩用橋、蒙華鐵路洞庭湖大橋和公安長江大橋,以及現在的軍山長江大橋等多座大橋上使用。

“隨著超高性能混凝土技術的成熟,工業化生產成本進一步降低,其應用范圍將會變得更廣。我們現在也在開展一些新的研究,下一步將從幾個方面探尋超高性能混凝土的新應用,例如超高性能混凝土和普通混凝土的組合結構。普通混凝土耐久性可通過鋪裝一層超高性能混凝土來改善,表層的超高性能混凝土能防止其開裂,并增加強度,大幅度降低后續維護成本。”田啟賢表示,另一方面,可將超高性能混凝土應用于結構中受力大的部位,能有效地提高結構承載力,減輕橋梁自重,促使橋梁結構形式的多樣化、輕型化、薄壁化。另外還可嘗試將超高性能混凝土應用于一些特殊建筑,如大壩的迎水面、核電站反應堆外殼以及跨海大橋等。這些特殊的場合使用的普通混凝土,因為其極易發生開裂,會造成漏水或有害物質的侵蝕,影響結構的使用功能和壽命,若是使用超高性能混凝土,則可有效預防病害發生,延長建筑壽命。


來源:中國經濟網

 
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