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我院邵旭东教授团队核心技术助力宜昌长江公路大桥旧钢桥面成功升级改造

作者 : 发布于 : 2021/12/29

宜昌长江公路大桥已运营20年,刚刚完成桥面加固升级改造,首次采用了带钢板条UHPC+薄层聚合物罩面(TPO)组合方案,以满足加固钢桥面和自重安全两方面的要求。其中带钢板条UHPC是继军山长江大桥后,第二次被采用的技术。面对桥面板疲劳裂纹无法完全修复的现实,该技术容许钢桥面带裂缝工作。升级改造目标:(1)桥面局部刚度大幅度提高;(2)加固后钢桥面原有裂纹被抑制;(3)UHPC层与主结构同寿命;(4)磨耗层寿命显著延长。

图1 宜昌长江公路大桥

由于重载交通量大,2009年起,宜昌长江公路大桥的钢桥面系陆续出现了两类病害问题。一方面,钢桥面沥青铺装出现了开裂、壅包、车辙、剥离等破损现象,导致行车安全性和舒适性降低。另一方面,正交异性钢桥面板于2014年发现疲劳开裂现象,且钢桥面疲劳裂纹发展迅速,亟需进行裂缝病害处治。

鉴于钢桥面大量裂纹难以完全修复,且修复后短期内复裂的风险大,在军山长江大桥2018年成功应用“钢桥面疲劳裂纹免修复UHPC加固新技术” (图2)之后,经湖北省交通运输厅批准,宜昌大桥再次采用该技术对钢桥面进行全面升级改造,以期根本性改变已开裂钢桥面板的受力状态,并同步延长磨耗层的寿命。

图2钢桥面疲劳裂纹免修复UHPC加固方案

宜昌大桥维修加固工程于2021年8月5日开始,12月4日结束并全面开放交通。桥面施工工艺如下所示(图3)。其中UHPC从跨中往两端对称浇筑,首次实现了约20小时单次浇筑10250平米的高效施工新纪录。TPO施工工艺严格控制,平整度良好,保证了TPO首次用作UHPC上罩面层的成功。

图3 宜昌大桥加固工程施工工序

为了监测实桥应用的效果,在大桥钢桥面加固施工的不同阶段,分别对大桥在原沥青铺装、无铺装(原沥青铺装铲除)、UHPC完工后,三种桥面状态下进行试验,如图4所示。实桥监测结果表明,组合桥面与无铺装桥面相比各疲劳细节应力降幅在28%~89%之间,钢-UHPC轻型组合桥面结构显著降低了钢桥面各类疲劳细节的应力,从根源上降低了钢桥面的疲劳病害风险。

图4 实桥监测试验

12月21日,建设单位宜昌长江大桥建设营运集团有限公司在湖北宜昌组织召开了宜昌长江公路大桥钢箱梁维修加固工程验收会(图5),邀请了多位专家和有关单位代表参加。验收委员会听取了相关单位的工作汇报,查看了工程现场,查阅了验收文件和内业资料,审议了监理单位的质量评定意见,经讨论后一致同意宜昌长江公路大桥钢箱梁维修加固工程通过验收。

图5 工程验收会议(左)及多位专家赴实桥现场参观(右)

我国大跨径钢桥的规模化建设始于上世纪90年代,经过长年运营,陆续步入了钢桥面疲劳开裂病害的高发期,而钢桥面一旦出现疲劳开裂问题,往往具有隐蔽性、多发性、反复性等复杂特点,给钢桥面的检测和加固带来困难。本项目采用的带钢板条UHPC+TPO方案能够在不明显增加自重的前提下,从根源上扼制钢桥面裂纹开裂病害的恶化,大幅延长大跨径钢桥的使用寿命。军山大桥长期监测表明,原钢桥面裂纹不再发展。新技术为我国早期修建的大跨径钢桥桥面加固改造提供了新思路。

本项目主要参与单位:

主管:湖北省交通运输厅

建设:宜昌长江大桥建设营运集团有限公司

设计:湖北省交通规划设计院股份有限公司

施工:中铁大桥局集团有限公司

科研:湖南大学

检测:葛洲坝集团试验检测有限公司

(供稿:曹君辉)