湖南永州零道高速公路型钢-UHPC商品桥梁技术示范观摩会现场。
红网时刻新闻记者 陈雪骅 通讯员 钟军 肖雅丹 报道
这是一场新技术推动的多场景应用，堪称一次颠覆传统理念的“桥梁革命”。
这项技术能同时实现桥梁建造的高安全性能、高施工性能、高经济性能、高耐久性能和高维护性能，同时兼顾低碳、环保、节能。
它叫“型钢-UHPC轻型组合梁技术”，由湖南高速集团、湖南轨道集团旗下湖南交通设计院、湖南大学进行研发攻关而成，将在高速公路、城市交通、快速磁浮、工业厂房等场景应用上大显身手，彻底刷新桥梁建筑发展史。
解决传统难题“游刃有余”
3月27日，细雨蒙蒙。在湖南永州零道高速公路上，一场“型钢-UHPC商品桥梁技术示范观摩会”正在举行。
观摩会“阵容强大”——有政府部门和省属监管企业的相关负责人，有来自中国公路学会、湖南大学、长沙理工大学、中南林业科技大学的专家、教授，还有中国工程院院士和全国工程勘察设计大师，以及中国葛洲坝集团、湖北省交通投资集团、珠海交控高速公路、广西路桥集团等多家省外知名企业。
“UHPC”意指超高性能混凝土，型钢-UHPC商品桥梁技术则是结合型钢和超高性能混凝土发挥作用的“组合装置”。这种新型“组合”技术在湖南耒宜零道高速公路的落地应用，实现了结构轻量化、连接快速化的重大突破。在当天的观摩会上，众多专家对这一成果应用表示肯定。
近年来，随着高速公路里程不断增加，以及城市交通设施要求越来越高，桥梁结构设计也面临新的需求与挑战，特别是数量庞大、分布广泛的中小型桥梁，鲜有创新突破。
例如，在桥梁结构体系上如何提高结构组合效率？在工程材料焊接钢、混凝土之外，还有没有可替代的、轻质高强、相对经济的材料和工艺？设计构造如何物尽其用、控制造价？过去混凝土桥面过重、负弯矩受拉开裂难题，还有用钢量指标偏高且受疲劳、稳定控制、造价偏高如何解决？此外，在施工方面，如何提高保通便利性？
湖南交通设计院技术人员介绍说，以往桥梁建设施工往往需要龙门吊、临时墩（顶推支架）及地面作业条件，而满足构件运输临时墩和安装需要，费用高，对交通影响大，不利于地面道路改扩建保通，“而且梁段重、梁高，不利于对净空有要求的改扩建场景，无法分段运输，对架设装备要求也高”。
“型钢-UHPC轻型组合梁技术”的横空出世，恰恰能解决上述诸多难题。
新技术应用后桥梁建造过程更加便捷高效。
首先，在选材和工艺上，有四大创新：应用组合腹板，可提高钢材利用效率；用钢榫-UHPC卯组合剪力键替代剪力钉，提高抗剪连接性能；用高强性能混凝土（UHPC）作为桥面板用材；用热轧H型钢替代焊接钢材。这样一来，作为整体受力钢材负责抗拉，超高性能混凝土负责抗压，各展所长。“把这两种材料组合起来，不仅能充分发挥各自的性能，还能大幅度提升材料的使用性能，能够最大限度降低碳排放”。
结构技术的重大变革，材料突破是关键。技术落地后，材料耐久性得到提升，也能大幅降低后期运维及养护成本。
其次，建造过程和运输更加便捷高效。应用上述技术后，可实现工厂预制+现场拼装，主梁可分割为12米一段，在工厂提前预制，运至现场后通过螺栓拼接，架设效率高达2小时/幅，且风险很低，综合造价与全周期优势明显。据测算，型钢-超高性能混凝土商品桥梁较传统桥梁运输成本降低75%，全生命周期碳排放下降30%。运输便捷了，架设效率也大幅提升，也减少了对交通出行的影响。
“此次零道高速的上跨车行桥，主梁跨径为30米，吊重仅45吨，不足传统梁体的一半，普通平板货车即可运输，不用担心超限审批，大幅降低了运输成本和难度。”湖南耒宜零道公司总经理李程表示。
此外，这一技术应用凸显了绿色施工与低干扰，不仅能快速施工减少交通导改及占道时间，低梁高可减少线形要求，对既有道路和周边环境影响极小，而全预制、轻量化的效果，即便在狭窄施工场地也能游刃有余。
“目前，我们已经针对这种新型梁开展了快速接头研究，不仅解决现场拼装效率问题，还完成了疲劳试验，确保它在千万次车辆荷载下的耐久性，并进行了深入的动力响应研究，验证它的抗震性能。此外，我们成功完成了足尺静力试验，用最直接的方式验证了理论模型的正确性。可以说，它现在从实验室走向零道、桂新等高速公路的现场，是经过了千锤百炼的。”湖南交通设计院创新研究院院长贺耀北说。
市场应用前景“海阔天空”
用钢量降低，桥梁整体减重，桥梁经过“瘦身”后如何保证安全？
项目研发团队的试验数据显示，上述组合梁的极限抗弯承载力是实桥设计承载力的2.1倍，裂缝控制和耐久性能佳，不仅更轻便，更比传统桥梁坚固耐用。
理论数据的背后，更有扎实的工程实践作为支撑。湖南交通设计院透露，迄今这项创新技术已在零道高速、桂新高速、京港澳高速改扩建等多个重点项目中推广应用，有足够的落地应用案例和数据支撑。
中国工程院院士、湖南大学教授陈政清高度肯定这项技术，他认为其具备轻质高强、工业化生产、装配式结构、快速安装等明显优点，“这不仅为中小跨径桥梁提供了高效解决方案，更成为桥梁绿色低碳的‘湖南名片’”。
交流研讨会现场。
目前，这一技术应用呈现出四大核心优势，湖南交通设计院党委副书记、副董事长、总经理林鸣用四个“更”来形容，“更轻盈，自重较传统PC预制梁降低1/2，梁高降低1/4；更节约，较传统组合梁用钢量降低40%；钢结构综合单价降低30%；更节能环保，全生命周期碳排放降低30%，契合国家“双碳”目标与绿色基建要求；更高效，技术应用后彻底告别超限运输，物流成本低75%”。
因为极大缩短了桥梁的建设周期，从而最大限度提升了资金使用效率，“以前修一座桥，可能需要20个月30个月，现在可能只要几个月，而工程质量更好，效率更高。”湖南交通设计院党委书记、董事长向建军表示，技术的突破还带来应用场景的拓宽，除了新建高速公路和公路桥梁的改扩建，还有城市的桥梁建设——应用该技术后，可以一扫以前耗时长、对周边居民出行影响大等“阴霾”，“这项技术还将在快速磁浮的桥梁上应用，现场拼装，可实现快速建造、环保低碳等要求。还有工业建筑的跨径很大，一些大的工业厂房也可以用到这项技术”。
“交通是一个大的载体，如交通+材料+低碳+工艺+商品+文旅+数字+智慧等，就像一个智慧化的商品，能极大提升交通的韧性，也提升了我们全生命周期的服务能力。”湖南交通设计院与湖南高速集团、湖南大学进行联合技术攻关，推出标准化的图纸和产品，轻型预制桥梁产品一旦规模化、商品化，便成为可批量供应的标准产品，能迅速满足市场需要。
眼下，上述技术团队跟踪的省内外公路、市政桥梁项目已超过200座，预计目标产值将突破10亿元。放眼全国乃至全球，这个新兴市场可谓“前景无限”，一场由“湖南技术”引领的“桥梁革命”，已经拉开帷幕。
来源：红网
作者：陈雪骅 肖雅丹
编辑：胡莲君
