力与美的完美结合！超高性能混凝土在桥梁工程的应用-路桥施工-筑龙路桥市政论坛

超高性能混凝土（UHPC）作为一种具有超高的力学性能和超高的耐久性能的水泥基复合材料，自1993年研发成功后，便引起了桥梁界的极大兴趣和高度重视。在桥梁工程中，UHPC已被应用于主梁结构、拱桥主拱、华夫板桥面结构、桥梁接缝及旧桥加固等多方面。

UHPC材料在全球桥梁工程中的应用

加拿大

1997年在加拿大魁北克省舍布鲁克市建成了世界上第一座UHPC人行桥Sherbrooke人行桥，该桥为预应力UHPC空间桁架结构，跨径60m，采用了法国的UHPC材料，如图1所示。桥面板采用3cm厚UHPC板，桁架腹杆采用直径15cm的钢管UHPC，下弦采用10m预制UHPC梁节段，节段内未配置普通钢筋，仅采用后张预应力拼装而成。由于UHPC的使用结构自重大大减轻，并有效抵抗了当地严冬零下30℃条件反复冻融侵蚀，该桥在1999年获得Nova奖提名。

图1 加拿大Sherbrooke人行桥

法国

法国是第一个将UHPC成功商业化的国家，并于 2001 年建成了世界上最早的UHPC 公路桥–Bourg-lès-Valence OA4和OA6 跨线桥。OA4 桥主梁为跨径22.5m的π形UHPC梁，高0.9m，宽2.4m，UHPC桥面板厚仅11cm，梁重37吨。2005 年，法国建造了跨径为47.4m的UHPC 箱形梁公路桥–PS34 跨线桥，UHPC箱形主梁顶板宽4.4m，高度1.63m。UHPC桥面板上不铺设防水层和沥青混凝土铺装层，厚度14cm的箱梁顶板既是桥面板也是行车道路面板。

日本

2002年，日本第一座UHPC人行桥Sakata-Mirai 桥建造完成，如图2所示，该桥主跨跨径49.2m，主梁截面形式为箱梁，采用预制拼装法施工，预制梁段间采用预应力张拉拼接完成。此后，日本相继建造了多座UHPC人行桥，如Yamagata桥和Tahara桥等均采用了箱梁截面作为主梁的截面形式。日本第一座公路UHPC桥梁为修建于2005年的Horikoshi Highway C-ramp Fukuoka 桥，跨径为16m。非常有意思的是，2006年日本将UHPC材料应用于顶推导梁的下弦杆，完成了一座全长554m长，11m宽的预应力混凝土波形钢腹板箱梁桥（Torisalogawa桥）的顶推施工，如图3所示。

图2 日本Sakata-Mirai人行桥

图4 日本Torisalogawa 桥顶推导梁及顶推施工

德国

2005年，德国开展了一个超过20个研究机构参与，经费达1200万欧元的UHPC研究项目“Sustainable Building with UHPC”（基于UHPC的可持续建筑），为制定全面的UHPC技术标准提供研究成果。于2007年，德国Kassel修建了第一座多跨UHPC桥梁Gärtnerplatz桥。该桥为人行和自行车两用桥梁，共有6跨，桥长133.2m，最大跨径36m，跨越Fulda河，如图4所示。该桥中的UHPC使用在了两个位置：(1) UHPC-钢桁架组合结构，(2) 桥面板；其中UHPC桥面板与桁架的上弦杆通过环氧树脂胶连接。Gärtnerplatz桥为世界上首座UHPC-钢组合桥梁。

图4 德国Gärtnerplatz桥

中国

2016年，长沙建成了一座长70.8m（主跨36.8m），宽6.5m的UHPC跨街天桥，如图5所示。上部结构采用预应力超高性能混凝土鱼腹式单箱三室连续箱梁，UHPC强度等级为R150，箱梁顶宽6.6m，底宽3.0m，中心梁高1.35m，顶板厚12cm，底板厚8cm，腹板厚20cm。采用节段预制、现场支架拼装的施工方法，全桥共分15个节段，标准节段长4.6m，最大节段重量为51.3t。箱梁按部分预应力A类混凝土构件设计，配置全体内预应力束，预应力孔道采用强度等级120MPa的高性能灌浆料DSP（Densified with Small Particles）进行灌注。下部结构桥墩采用双向曲线花瓶墩，强度等级为R100，栏杆采用R150预制栏杆。

图5 长沙UHPC跨街天桥

马来西亚

2010年，马来西亚修建了国内第一座UHPC-RC公路组合桥梁，如图6所示。大桥单跨跨径50m，其UHPC主梁为U形梁，U形梁断面尺寸为1.75m高、顶2.5m宽和底1.4m宽，腹板厚15cm。RC桥面板为4m宽，厚200mm，现浇施工。该桥的UHPC梁中未配置任何抗剪钢筋，设计使用寿命为120年。