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UHPC研究与应用进展-- 美国UHPC2019国际互动研讨会精选报告介绍
2019-06-14

卢瓦尔河畔图瓦黑大桥建于1882年,位于法国南特市,为跨越卢瓦尔河的下承式钢桁架桥,长393米,路面宽4.62米,日交通流量达10,500辆。该桥一直被适当和定期的维护维修,特别是针对钢桁架结构进行防腐蚀维护,但桥面支撑体系的钢横梁和砌筑拱呈现了与渗漏水相关的严重病害,即横梁锈蚀,砖砌筑拱砂浆受冲刷流失、冻融等的破坏。
为避免该桥发生砌筑拱坍塌或横梁断裂,2014年底制定了12个月工期、预算4800万欧元(不含税)的维修初始计划,包括:拆除和维修损坏严重的砖砌筑拱,修复和加固锈蚀的钢横梁,修复混凝土桥面板、设置防水层和沥青混凝土面层,所有结构重新涂装。此外,还研究在桥梁两侧外挂安装各宽2米的人行与自行车道的可行性。但分析计算表明,按原设计砌筑拱和钢筋混凝土桥面板进行维修,桥梁承载能力既不能满足现行欧洲规范的交通荷载要求,也不足以支撑外挂安装人行与自行车道。因此,需要减小桥面自重的创新解决方案。
利用UHPC的力学性能进行创新设计,既能满足结构要求(大幅减小自重并可外挂结构)和几何尺寸要求(保持现有路面高度)、又能满足造价和工期的要求,该新技术方案为:
· 拆除现有砌筑拱(超过2500吨),用UHPC板替代;
· 在现有横梁与UHPC桥面板之间空间安装“新”钢梁,用于支撑和安装桥面板;
· 板与梁之间用现浇UHPC接缝连接;
· 铺设路面修整薄层(树脂)。

该创新技术方案的优点为:
(1)用平均厚度94mm的R-UHPC板替代原砌筑拱和钢筋混凝土桥面板,使桥面体系自重从初始方案的3040吨降低到1730吨(含外挂人行与自行车道结构),大幅度提升了桥梁承担交通荷载的能力;
(2)板-梁-板之间现浇灌注UHPC连接,形成无缝桥面,长期可靠地解决了桥面防水问题,有效保护了钢梁;
(3)施工费用没有增加,施工周期则从12个月缩短为6个月,减少了对交通干扰的时间;
(4)未来桥梁养护费用显著降低,主要是钢结构防腐维护。

新方案施工方法与步骤为:
(1) 拆除砌筑拱,同时开始预制生产UHPC桥面板;
(2) 钢结构重新涂装;
(3) 安装“新”钢梁,安装UHPC桥面板;
(4) 铺设路面修整薄层,完工。
该桥梁的创新性改造翻新技术方案以及成功实施经验,适用于许多具有历史意义和审美价值的在役钢结构桥梁,既可保护这些桥梁,又可提升桥梁的承载能力。该桥上游的卢瓦尔河畔莫武(Mauves-sur-Loire)桥梁(类似结构),计划采用相同技术在2019年进行改造翻新。
利用UHPC的高力学性能为老桥“减负”,在保持老桥主体结构和原貌的条件下进行改造升级与翻新,为延长老桥的服役寿命并适应现代交通需要,提供了很好的技术解决方案,值得学习借鉴。

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