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我院邵旭东教授团队为武汉军山长江大桥钢桥面加固改造提供核心技术支持


武汉军山长江大桥建成于2001年底。该桥是国家干线公路网中“一纵一横”两条高速公路主干道—京港澳高速公路(G4)和沪渝高速公路(G50)共用的跨长江特大型高速公路桥梁,也是武汉绕城高速公路(G4201)的重要节点。

大桥为主跨460m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主桥长964m,桥面全宽38.8m,双向六车道。

由于大桥交通量大、重载车比例高,长期运营中,钢桥面系出现了严重的病害,截止到2017年,检测发现:1)正交异性钢桥面板疲劳开裂严重。大桥检测出疲劳裂缝数千条(其中桥面纵向裂缝占比60%以上),部分裂缝经修复后重新开裂。由于钢桥面疲劳开裂严重,主桥上部结构技术状况评定为“四级”。;2)钢桥面沥青铺装层破损严重。病害主要包括车辙、坑槽、网状裂缝、拥包等,其中以网状裂缝为主要病害,且多为修补后出现的网状裂缝。

针对原钢桥面出现大量疲劳裂缝难以修复、铺装层频繁破损屡修屡坏的现状,邵旭东教授团队与中交公路规划设计院有限公司合作,研发了原创性的钢桥面疲劳裂缝无需修复的钢-超高韧性混凝土(STC)轻型组合桥面结构加固技术。与团队先前研发的钢-STC轻型组合桥面结构所不同的是,因军山大桥钢桥面存在大量疲劳裂缝,钢面板对STC底面失去了保护,因此,需对STC进一步强化,同时有效阻止原有病害的继续发展(图1)。

a)原钢桥面中的疲劳裂缝无需修复

b)焊接短栓钉

c)铺设钢板条

d)铺筑STC层和沥青面层

1. 武汉军山长江大桥钢桥面加固方案(钢筋网未示出)

计算和试验结果表明,采用新方案加固后,(1)六类典型疲劳细节中的应力幅均明显下降,其中钢面板降幅高达92%,由此可基本消除疲劳裂缝继续萌生及扩展的风险,大大延长钢桥面的使用寿命;(2STC层具有非常高的静力和疲劳抗裂强度:今后只要超载车没把原钢桥面压屈服,STC层就不会开裂;(3STC层与钢桥面之间连接牢固,经历了两千多万次疲劳循环,界面未出现滑移裂缝(图2)。 

 

a 静力试验

b)疲劳试验

2. 模型试验

经湖北省交通运输厅组织的多次专家会议评审论证,最终采纳该技术为武汉军山长江大桥钢桥面加固方案(系首次应用)。2018年底大桥钢桥面加固施工结束(图3),恢复通车。经过本次改造,如果一切正常,武汉军山长江大桥有望实现“桥面终身无需大修”的目标。

a)铺设钢板条

bSTC高温蒸汽养护

3. 实桥施工

 

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