更轻更强！新材料应用开启桥梁建设新时代
近日
中铁大桥局承建的双柳长江大桥
跨粑铺大堤桥、航天城互通北引桥
LUHPC（轻质超高性能混凝土）
预制桥面板安装工程圆满完成
实现了LUHPC新材料
在国内桥梁工程的
首次大规模应用
为探索超大跨径钢混组合结构
开辟了
一条新的广阔应用前景
作为一种
由水泥、细粒料、粉煤灰、硅灰
和特殊添加剂等原材
组成的新型混凝土材料
UHPC（超高性能混凝土）具有
高强度、低密度和出色的耐久性等特点
其抗压强度通常可达120兆帕
让其在重压环境下举重若轻
为大型结构关键部位提供坚不可摧的支撑
UHPC凭借其高强、轻质和耐久的特性
可使建筑构件实现轻薄化设计
同时显著提升承载能力与抗震性能
目前已广泛应用于
悬索桥、斜拉桥等大跨径桥梁结构
作为UHPC新材料功能化设计的重要延伸
LUHPC与同强度的UHPC相比
容重降低15%-20%
收缩应变大幅降低
可为新建桥梁结构轻量化设计
和既有桥梁结构维修加固
提供全新选择
“此次跨堤桥预制桥面板采用LUHPC制作，其强度高达140兆帕，相当于每平方米可承重约1.4万吨。”中铁大桥局桥科院双柳桥项目总工张志豪介绍，常规预制桥面板多采用高标号普通混凝土方案，LUHPC的抗压强度是C50混凝土的2至3倍，可以显著提高桥面板承载能力。
在双柳桥项目运用的跨堤桥为跨度100米的钢-混组合梁，对自身结构重量较为敏感，如果组合梁采用普通混凝土预制桥面板，将会导致自重过高从而使桥梁跨越能力受限。
“LUHPC的另一大优点就是轻，每立方米重量仅有2150千克。”张志豪说，桥面板先在工厂完成LUHPC预制，再和钢梁叠合形成组合梁节段，节段架设后通过对预留槽口和湿接缝现浇，最终像“搭积木”一样形成组合梁。
自2021年立项到如今走出实验室投入大规模应用，最新的LUHPC已经是第三代产品，相较于前几代产品，具有更好的流动性与自密实性，能自如填充复杂模具与结构，确保密实均质。
桥梁智能与绿色建造
全国重点实验室
中铁大桥局
UHPC技术团队
从2014年开始
中铁大桥局UHPC技术团队
历经十余年
依托桥梁智能与绿色建造
全国重点实验室平台
致力于UHPC系列材料
和UHPC桥梁轻型高性能结构的
技术研发和成果转化工作
目前已形成了UHPC
数十项专利和工法
累计合同额超10亿元
破解钢桥面铺装难题
UHPC是一种极具发展潜力的高性能材料，中铁大桥局UHPC技术团队从2001年就开始进行高性能混凝土试验研究，通过大量的试验相继开发出了自流密实混凝土、水下絮凝混凝土等多种配制新技术，为后续的深入研究奠定了坚实基础。
自2014年起，在国家重点实验室学术带头人田启贤的带领下，技术团队克服重重困难，成功研发了低收缩、免蒸养UHPC材料并将其引入桥面铺装施工当中，有效解决了正交异性钢桥面板“钢结构疲劳开裂”和“铺装层损坏”两大行业难题，相关技术成果已成功应用于武汉军山长江大桥、沪苏通长江大桥、宜昌长江公路大桥等近二十座大跨度公路、铁路桥梁上，有力推动了UHPC在桥梁结构领域的创新发展。
钢-UHPC组合桥面体系
沪苏通长江大桥桥面铺装
宜昌长江大桥桥面铺装
军山长江公路大桥桥面铺装
助力桥梁结构性能提升
随着桥面铺装产业的逐渐成熟，国家重点实验室潘东发、钟继卫、王波等专家提出要将UHPC产业推向桥梁主体结构，并在装配式UHPC桥梁结构研究上继续攻关。
在2018年至2022年的4年间，技术团队在项目负责人高立强博士的带领下，充分发挥了UHPC高强、高韧的特性，研发出了预制UHPC梁板结构、钢-预制UHPC组合梁等多类轻型桥梁结构，不仅可以大幅降低结构自重、减少下部结构的工程量，同时还能够降低主梁用钢量。技术团队还利用UHPC粘结性能来简化传统桥梁连接部位构造，研发了新型UHPC湿接缝、连续梁负弯矩区UHPC应用等技术，实现了桥梁全预制装配化施工，大大降低了桥梁建造成本，已成功在朵花特大桥、西村港跨海大桥、泰东高速等重点工程当中应用。
UHPC梁板结构
钢-UHPC组合梁
贵州朵花特大桥（UHPC湿接缝）
泰东高速装配式桥梁UHPC负弯矩区应用
面对桥梁结构加固与防护需求日益增加的挑战，技术团队顺应趋势，研发出了基于FRP、早强/喷射UHPC等新材料的桥梁维修加固技术，为梁底加固工程提供了新思路，研发出了桥面结构UHPC预制装配快速维修新技术，进一步拓展了UHPC技术的应用方向。
桥面结构UHPC预制装配快速维修
喷射UHPC加固
进入工业化生产新阶段
“预制UHPC桥梁结构符合高性能化、轻型化节材降碳理念，可实现桥梁结构经济跨径增加30%以上。”国家重点实验室副主任、中铁大桥局副总工程师钟继卫介绍道。“我们研发的LUHPC材料已成功应用于双柳长江大桥，这也是LUHPC在国内桥梁工程中首次大规模应用，同时我们还建设了成熟的UHPC预制生产线，未来将为观音寺长江大桥UHPC桥面板的施工任务保驾护航。”
UHPC预制板生产线
双柳长江大桥LUHPC预制板首件生产
为更好服务于UHPC工程项目，技术团队在湖北省黄冈市麻城市经济开发区建立了现代化的UHPC预混料产业基地，占地约20亩，拥有2套现代化预混料生产线，年产能约6万吨，满足原材料进厂检验及预混料成品出厂检验的需求；在湖北省咸宁市嘉鱼县建立了外加剂生产基地，生产车间面积1600平方米，三条母液合成生产线，两条复配生产线，年产能约12万吨。
预混料生产基地
防潮吨袋包装
母液合成设备
合成中控平台
国家重点实验室作为科技创新平台，重点聚焦桥梁领域未来绿色高性能材料发展与应用，在过去的十年间持续开展了UHPC经济化、功能化设计研究与低碳长寿命桥梁结构体系创新工作，形成的新型产品及结构应用技术满足了桥梁工程领域对混凝土材料梯次化利用及多功能设计需求。
双柳长江大桥是LUHPC新材料
在国内桥梁工程中的
首次大规模应用
未来
中铁大桥局UHPC技术团队
将持续从多功能材料、新型结构
施工装备、施工工艺
四个创新维度推动UHPC新产业推广
围绕高性能绿色混凝土打造新质生产力
推动桥梁长寿命、高性能、轻量化发展
为我国桥梁事业的发展
持续贡献大桥力量
END
执行主编丨李元、沈苏
责任编辑丨晋旭俊（大桥局）
内容来源丨中铁大桥局
中国中铁融媒体中心
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