《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《高温重载条件下大跨径宽幅钢桥面铺装建养关键技术研究》​

本期项目简介

完成单位: 招商局重庆交通科研设计院有限公司、 中交第二公路勘察设计研究院有限公司、武汉中交沌口长江大桥投资有限公司、 哈尔滨工业大学、 武汉理工大学、 中铁大桥勘测设计院集团有限公司、 重庆市智翔铺道技术工程有限公司

主要完成人: 王民、 南军强、 谭忆秋、 张大庆、 王滔、 徐恭义、 李芳武、 罗蓉、 张毅、 陈毅明、 郝增恒、 田超、 封江东、 彭博、 常城

项目简介

    武汉沌口长江大桥是武汉市四环线跨越长江的关键控制性工程, 具有大跨 (主跨 760m)、 宽幅 (46m) 的结构特点, 以及高温 (约 70益 )、 重载 (货车比重超过 40% ) 的服役特点。在高温重载条件下, 大跨宽幅钢桥面铺装受力复杂多变,早期引进欧美日国家的技术难以满足使用性能要求, 众多钢桥面铺装在服役初期就出现大量病害,对车辆安全行驶影响极大, 社会负面影响强烈。

    项目组针对大跨宽幅、 高温重载所带来的钢桥面铺装技术难题, 通过理论分析、 试验研究和工程应用, 有效解决了钢桥面沥青铺装设计理论指标与经验法指标脱节、 传统 GA 高温抗重载能力不足、 结构耐久性评价方法欠缺、 日常维养材料及设备缺失等问题。

    项目成果获授权专利 10 项、 软件著作权 1 项,编写专著 2 部, 公开发表论文 30 余篇, 其中 SCI、EI 收录 13 篇。成果全面支撑了高温重载条件下大跨径钢桥的建设, 先后在武汉沌口长江大桥、 莫桑比克马普托大桥、 武汉杨泗港长江大桥等十余座大跨径钢桥中推广应用, 应用面积超过 40 万m2, 实现产值约 3. 7 亿元。

项目创新点

    (1) 设计指标创新: 首次提出了基于钢桥面系刚度、 高温、 重载交互作用下的钢桥面铺装60益层间剪切强度 (逸0郾 568MPa) 及组合结构车辙动稳定度 (逸3000 次/ mm) 设计指标。

    (2) 铺装材料创新: 开发了新型聚合物复合改性沥青, 浇注式沥青混合料 60益 贯入度及增量依次提高了 35% 、 23% , 有效保障了整体结构的高温抗重载能力及耐久性。

    (3) 评价方法创新: 建立了与加载周期、 温度、 轴载等相关联的钢桥面铺装裂缝扩展定量分析方法和疲劳开裂预估模型, 为大跨宽幅钢桥面材料开发及结构优化指明了方向。

    (4) 养护技术创新: 开发了浇注式沥青直投改性技术和小型移动式生产运输一体机, 解决了钢桥面养护材料无法小批量加工生产等难题, 实现了桥面铺装病害及时、 高效修复。

同类项目比较

应用案例

    研究成果有效支撑了我国大跨径桥梁的建设,在武汉沌口长江大桥、 莫桑比克马普托大桥、 重庆寸滩桥长江大桥、 荆州长江公铁大桥、 泸州沱江四桥、 武汉杨泗港长江大桥、 武汉青山长江大桥、 丽江涛源金沙江大桥、 平潭海峡公铁两用大桥等十余座大跨径钢桥面铺装工程中得到了推广应用, 应用面积超过 40 万 m2, 实现产值约 3. 7 亿元。在钢桥面铺装建养一体化模式下, 武汉沌口长江大桥业主成本净现值降低约 1565. 9 万元, 降低率为 16. 1% ; 其中养护维修成本减少约 1380. 5万元, 降低率为 47. 1% 。(见图 5)

社会效益与经济效益

    研究成果有效解决了高温重载、 大跨宽幅钢桥面铺装技术难题, 可有效延长浇注式沥青铺装体系的使用寿命, 减少桥面病害维修与翻修重铺对车辆的干扰, 大幅度提升作为咽喉要道的桥梁通行能力。在桥梁寿命周期内, 可减少因桥面维修产生的汽车尾气排放 40% , 为使用者节约因维修堵车造成的油耗损失约 2郾 2 亿元, 节能减排效果显著。同时, 浇注式沥青铺装体系优异的使用性能, 可以有效保证桥梁结构的安全和道路网的畅通, 有力促进地方经济的发展。