洞庭湖二桥预计年底通车。湖南大学首创STC轻型复合甲板
这种“超级”桥面不需要终身大修
近日,岳阳洞庭湖二桥完成了超高韧性混凝土的最终浇筑。与普通桥面不同,STC桥面无需大修即可实现长寿命。世界第二大钢桁架悬索桥和中国第一座钢桁架悬索桥预计将于今年年底建成通车。雷伊照片
11月14日,近日,岳阳洞庭湖二桥完成了超高韧性混凝土的最后一次浇筑,至此,该桥6.5万平方米的STC铺装施工完成。与普通桥面不同,STC桥面无需大修即可实现长寿命。作为湖南大学土木工程学院邵旭东教授开发的原创技术,STC轻型组合桥面首次应用于千米大跨度钢桁架悬索桥。
困惑:大跨度钢桁梁悬索桥的桥面设计是一个难题
据悉,岳阳洞庭湖二桥是杭瑞高速公路临湘至岳阳段的控制性工程,全长2.39km,东起岳阳市七里山,穿越洞庭湖,西至君山。主桥为双塔双跨钢桁架悬索桥,主跨1480米,建成后将成为世界第二大、国内第一大大跨度钢桁架悬索桥。据湖南大学相关负责人介绍,桥面原设计采用“正交异性钢桥面+沥青铺装”的方案。“由于钢桥面具有重量轻、承载力高、施工方便等优点,适用于大跨度柔性桥梁。钢桥面沥青铺装是一项常规技术,应用广泛
然而,国内外大量的工程实践表明,这种传统的桥面方案存在两大问题,长期以来无法得到有效解决。一是钢桥面容易出现疲劳开裂,一般不到10年就会出现,断裂风险高;二是钢桥面沥青铺装容易损坏,需要经常维护。有的桥梁甚至遭受“10年24修”,导致桥面铺装改造成本飙升。
解决方案:虎达开发钢桥面专用超高韧性混凝土
如何解决这个公认的世界性问题?事实上,从2009年开始,邵旭东教授的团队就开始探索解决上述问题的新思路。通过一系列研究发现,解决问题的关键在于如何在不增加桥面自重的情况下显著提高桥面刚度。随后,该团队开发了专门用于钢桥面的超高韧性混凝土STC,以增强UHPC的拉伸和收缩性能,并首次提出了钢-STC轻型复合桥面结构。研究表明,在车辆作用下,STC可使钢桥面局部刚度提高30倍以上,钢桥面应力降低50%,为根治两大病害提供了可能。
但是“超薄复合结构”在国际上没有研究先例,基本属于空白色。经过艰苦的研究,该团队解决了许多科学问题,形成了设计理论,并编制颁布了STC轻型组合桥面的地方标准。2011年,该技术首次应用于广东肇庆马坊大桥第11跨。经过夏季交通繁忙和高温的双重考验,STC在同时施工的五种铺装方案中脱颖而出,成为该桥至今唯一没有开裂的方案。目前,该技术已应用于我国6省市17座实桥,涵盖了梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等多种基本桥型,为解决世界性的钢桥面问题找到了一条根本途径。
岳阳洞庭湖二桥是一座投资巨大的特大桥。如果钢桥面及其铺装在运营中频繁损坏,不仅会带来安全隐患,还会在国家干线上频繁维修,给社会带来巨大的负面影响。因此,为了防患于未然,在桥梁专家组的一致推荐下,2016年8月,湖南省交通厅批准采用STC轻型复合桥面技术。
成果:科研帮助48天完成全部桥面浇筑
岳阳洞庭湖二桥STC浇筑规模空之前,需要高效可靠的大型施工技术作为支撑。该团队与施工单位合作开发智能成套施工设备,大大提高了施工效率。今年9月1日,岳阳洞庭湖二桥试验段STC施工完成。由中国铁路桥设计研究院设计大师徐红义率领的专家组验收了试验段,认为施工设备先进、技术可靠、质量符合设计和规范要求。9月16日,STC开始大规模施工,全桥分12块,每次浇筑约5500平方米,历时48天完成全部浇筑。
岳阳洞庭湖二桥预计将于今年年底建成通车,届时全长3404公里的杭瑞高速公路将全线贯通。邵旭东教授的团队表示,该桥STC桥面新技术能够经受住严峻的运营考验,为我国未来大型钢桥建设起到示范作用,这一新技术也将在实施“一带一路”倡议中发挥其独特作用。
■记者黄静通讯员雷伊·赵华
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