《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２０）—第二部分橋梁《高溫重載條件下大跨徑寬幅鋼橋面鋪裝建養(yǎng)關鍵技術研究》?

本期項目簡介

完成單位: 招商局重慶交通科研設計院有限公司、 中交第二公路勘察設計研究院有限公司、武漢中交沌口長江大橋投資有限公司、 哈爾濱工業(yè)大學、 武漢理工大學、 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司、 重慶市智翔鋪道技術工程有限公司

主要完成人: 王民、 南軍強、 譚憶秋、 張大慶、 王滔、 徐恭義、 李芳武、 羅蓉、 張毅、 陳毅明、 郝增恒、 田超、 封江東、 彭博、 常城

項目簡介

    武漢沌口長江大橋是武漢市四環(huán)線跨越長江的關鍵控制性工程, 具有大跨 (主跨 760m)、 寬幅 (46m) 的結構特點, 以及高溫 (約 70益 )、 重載 (貨車比重超過 40% ) 的服役特點。在高溫重載條件下, 大跨寬幅鋼橋面鋪裝受力復雜多變,早期引進歐美日國家的技術難以滿足使用性能要求, 眾多鋼橋面鋪裝在服役初期就出現(xiàn)大量病害,對車輛安全行駛影響極大, 社會負面影響強烈。

    項目組針對大跨寬幅、 高溫重載所帶來的鋼橋面鋪裝技術難題, 通過理論分析、 試驗研究和工程應用, 有效解決了鋼橋面瀝青鋪裝設計理論指標與經(jīng)驗法指標脫節(jié)、 傳統(tǒng) GA 高溫抗重載能力不足、 結構耐久性評價方法欠缺、 日常維養(yǎng)材料及設備缺失等問題。

    項目成果獲授權專利 10 項、 軟件著作權 1 項,編寫專著 2 部, 公開發(fā)表論文 30 余篇, 其中 SCI、EI 收錄 13 篇。成果全面支撐了高溫重載條件下大跨徑鋼橋的建設, 先后在武漢沌口長江大橋、 莫桑比克馬普托大橋、 武漢楊泗港長江大橋等十余座大跨徑鋼橋中推廣應用, 應用面積超過 40 萬m2, 實現(xiàn)產(chǎn)值約 3. 7 億元。

項目創(chuàng)新點

    (1) 設計指標創(chuàng)新: 首次提出了基于鋼橋面系剛度、 高溫、 重載交互作用下的鋼橋面鋪裝60益層間剪切強度 (逸0郾 568MPa) 及組合結構車轍動穩(wěn)定度 (逸3000 次/ mm) 設計指標。

    (2) 鋪裝材料創(chuàng)新: 開發(fā)了新型聚合物復合改性瀝青, 澆注式瀝青混合料 60益 貫入度及增量依次提高了 35% 、 23% , 有效保障了整體結構的高溫抗重載能力及耐久性。

    (3) 評價方法創(chuàng)新: 建立了與加載周期、 溫度、 軸載等相關聯(lián)的鋼橋面鋪裝裂縫擴展定量分析方法和疲勞開裂預估模型, 為大跨寬幅鋼橋面材料開發(fā)及結構優(yōu)化指明了方向。

    (4) 養(yǎng)護技術創(chuàng)新: 開發(fā)了澆注式瀝青直投改性技術和小型移動式生產(chǎn)運輸一體機, 解決了鋼橋面養(yǎng)護材料無法小批量加工生產(chǎn)等難題, 實現(xiàn)了橋面鋪裝病害及時、 高效修復。

同類項目比較

應用案例

    研究成果有效支撐了我國大跨徑橋梁的建設,在武漢沌口長江大橋、 莫桑比克馬普托大橋、 重慶寸灘橋長江大橋、 荊州長江公鐵大橋、 瀘州沱江四橋、 武漢楊泗港長江大橋、 武漢青山長江大橋、 麗江濤源金沙江大橋、 平潭海峽公鐵兩用大橋等十余座大跨徑鋼橋面鋪裝工程中得到了推廣應用, 應用面積超過 40 萬 m2, 實現(xiàn)產(chǎn)值約 3. 7 億元。在鋼橋面鋪裝建養(yǎng)一體化模式下, 武漢沌口長江大橋業(yè)主成本凈現(xiàn)值降低約 1565. 9 萬元, 降低率為 16. 1% ; 其中養(yǎng)護維修成本減少約 1380. 5萬元, 降低率為 47. 1% 。(見圖 5)

社會效益與經(jīng)濟效益

    研究成果有效解決了高溫重載、 大跨寬幅鋼橋面鋪裝技術難題, 可有效延長澆注式瀝青鋪裝體系的使用壽命, 減少橋面病害維修與翻修重鋪對車輛的干擾, 大幅度提升作為咽喉要道的橋梁通行能力。在橋梁壽命周期內, 可減少因橋面維修產(chǎn)生的汽車尾氣排放 40% , 為使用者節(jié)約因維修堵車造成的油耗損失約 2郾 2 億元, 節(jié)能減排效果顯著。同時, 澆注式瀝青鋪裝體系優(yōu)異的使用性能, 可以有效保證橋梁結構的安全和道路網(wǎng)的暢通, 有力促進地方經(jīng)濟的發(fā)展。