【技术革新类】二等奖:预应力(无腹筋)超高性能混凝土梁式桥
2021年度 混凝土科学技术奖已经启动,欢迎业内企事业单位及从业人员,持续关注协会官方公众号【混凝土科技奖】的相关信息。
2020年度
混凝土科学技术奖•技术革新类
获奖项目展示
2020年度 混凝土科学技术奖工作于2020年6月启动,至12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目61项。经过专家评审委员会的初评及终评,共计39个项目获奖,包括一等奖2项、二等奖15项、三等奖22项,其中“科技进步类”13项、“基础理论类”2项、“技术革新类”24项。
二等奖项目:预应力(无腹筋)超高性能混凝土梁式桥
超高性能混凝土(UHPC)在法国、美国、韩国等国家均有着较为成熟的应用,以上国家将超高性能混凝土新型的材料与全新的结构设计理念以及结构形式结合到一起,在结构创新的同时,兼顾了性价比,能够实现与普通钢筋混凝土结构类似的经济指标。伴随着我国对超高性能混凝土的不断深入研究和工程应用,超高性能混凝土在公路桥梁结构上的应用,具备较大的可能和空间。
预应力(无腹筋)超高性能混凝土梁式桥是一种超高性能混凝土-普通混凝土组合结构,将新型材料——超高性能混凝土、新型设计理念——预应力(无腹筋)、新型断面形式——超高性能混凝土—普通混凝土组合梁结合在一起,在满足结构安全和结构功能的前提下,实现等同或略高于普通钢筋混凝土造价的目标。
新型材料——超高性能混凝土
结构梁体采用超高性能混凝土,利用其抗压强度高、抗拉性能优于普通混凝土的特性,减少了截面大小;同时其优异的耐久性能可以有效降低混凝土病害。
新型设计理念——预应力(无腹筋)
结构梁体为全预应力构件,确保在最不利荷载组合情况下,其截面仍存在压应力,减少开裂风险。
新型断面形式——超高性能混凝土—普通混凝土组合梁
结构梁体采用UHPC预应力(无腹筋)预制构件现场拼装,桥面采用普通混凝土现场浇筑。
UHPC预应力预制梁截面
1.使用超高性能混凝土材料与预应力钢筋结合,利用了超高性能混凝土自身抗压强度高、抗拉性能优于普通混凝土的特性。超高性能混凝土抗压强度150MPa以上,轴拉强度8MPa以上,选择高强度的材料与其进行组合应用,按照钢筋、钢材及预应力钢筋的单位强度经济值,预应力UHPC具竞争力。
2.利用预应力钢筋为梁体提供抗弯,利用UHPC轴拉强度和材料应变硬化的特性为梁体提供抗剪,不使用普通钢筋。在端部通过加大的截面、较大体积掺量纤维(2%)、应变硬化类超高性能混凝土和可靠的搅拌分散技术,使梁体抗剪性能得到保障。在结构的抗弯和抗剪性能可以通过预应力钢筋和材料自身力学性能实现的情况下,不再使用普通钢筋,降低了材料成本以及简化了施工工艺。构件的截面尺寸减小,进一步降低整体成本。
3.采用UHPC和普通钢筋混凝土组合结构。将超高性能混凝土应用在高抗压和高轴拉要求的梁体上,桥面板采用普通混凝土进行浇筑,两者形成组合结构,共同受力,在不同的受力区域应用不同强度的材料,对结构进行更为细致的结构化划分和设计,降低综合造价。
4.开发了固定式超高性能混凝土搅拌站,单次搅拌能力达到14m³,单机搅拌能力达到7m³。
截止2020年5月,本项目技术已应用于广州北环高速沙贝立交F匝道跨线桥、花都大道(机场北进场路口至红棉大道段)扩建改造工程K1+845人行天桥、花都大道(机场北进场路口至红棉大道段)扩建改造工程K1+915人行天桥、潮州市溪东桥,以及揭阳市金鲤大桥和潮州市下辅径口桥工程,应用效果良好。目前,多个项目已签订施工合同,进入施工图设计阶段。
中路杜拉国际工程股份有限公司,隶属中路新材(广州)科技股份有限公司旗下,潜心于超高性能混凝土(UHPC)相关领域的专业化公司,业务涵盖材料研发生产、结构研发设计、施工成套设备研发装备以及施工项目实施等,业务覆盖全产业链。公司始建于2018年,公司立足行业高点,具备材料研发、结构试验台次数、装备先进程度、项目完成体量等多方面的优势,致力成为UHPC行业的引领者。
目前,公司完成以UHPC为主体结构的桥梁24座,在建桥梁2座。在做好桥梁领域UHPC应用的同时,配合国家智慧城市和海绵城市建设的推进目标,公司先后研发了UHPC路缘石、高性能透水砖、装配式楼梯、承台模板、井盖、排水沟(管)、综合管廊UHPC隔仓板等系列产品。
公司目前下辖广东省江门UHPC研发生产基地和广东省芦苞UHPC生产基地生产研发基地共2座,总占地面积235亩,设有国内最大的固定式UHPC专用搅拌机组(2台7m³)以及4条1000吨先张法台槽。截止2020年年底,完成桥梁24座,包括高速公路桥梁1座,地方公路桥梁3座,人行天桥20座,在建高速公路桥梁1座。
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