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“钢铁混凝土”再次大显身手

  上海嘉闵高架路工程（S32-S6）建成通车已经半年，运行状态良好，尤其是袁家河地面桥，开通以来桥面如新，状况良好，上海市有关专家表示。至此，上海虹桥综合交通枢纽配套工程“一纵三横”中的“一纵”——嘉闵高架路工程（S32-S6）已全面建成通车，上海西部地区迎来一条贯通南北的交通大动脉。
      据悉，嘉闵高架路工程采用了许多新材料新技术，其中就包括我校特聘研究员王俊颜与上海罗洋新材料科技有限公司（以下简称“罗洋科技”）合作研发的TENACAL®（泰耐克）超高性能混凝土，被应用于全国首座超高性能混凝土（UHPC）市政道路桥梁。
      据悉，这种材料硬如钢铁、软如浆水、常温养护施工、成型快速，极大降低了该类材料的施工难度。2015年以来，这种新型结构材料在桥梁结构上被推广应用，并在上海等地完成了二十余项UHPC实际工程案例。2016年5月在上海中环抢修的桥墩修补工程中，这种材料已经显出神威。随后，各类工程应用接踵而来。南浦大桥西三匝道截柱降高是大桥改造工程中的难点，但当地媒体发布的消息称“依次降低8跨桥墩高度，避免整个匝道拆除重建，缩短了工期”，大桥提前3天通车，这一工法被有关领导称为“神奇接骨术”，“接骨材料”就应用了TENACAL材料。鉴于该材料的杰出表现，上海城投公路集团的袁家河桥设计建造决定采用该材料。大桥由该集团马骉设计大师团队负责设计，我校桥梁系肖汝诚教授科研团队负责结构试验研究、材料学院王俊颜团队负责高应变强化型超高性能混凝土应用理论基础支持，罗洋科技全面支持超高性能混凝土预制桥梁构件的生产。
      大桥设计团队最终确定袁家河桥采用UHPC-π梁+RC桥（普通钢筋混凝土桥梁）面板的结构断面形式，结构方案更加经济、节能、环保。
      “跨径22米、桥宽17.75米的袁家河地面桥的桥型具备一定的新颖性，通过超高性能混凝土材料的创新实现了结构的创新，将超高性能混凝土用于通车市政桥梁的主体受力结构也是国内首例。”肖汝诚介绍。新材料符不符合设计要求和规范？应设计院要求，肖汝诚教授团队制作了1:1足尺T梁（π型梁的一半）试件，每根试件长15米、宽1.25米，断面尺寸及配筋与实际工程梁完全相同。试验结果表明：试验梁的抗弯、抗剪承载力远远超过实桥预期值；实桥安全可靠；超高性能混凝土梁体展现出优异的延性和韧性，最终表现为塑性破坏。
      近日，肖汝诚带着这些结论参加了在贵州举行的全国桥梁会议，并作大会报告。
      王俊颜和罗洋科技团队对袁家河桥应用的TENACAL高应变强化型UHPC的材料性能进行了深入研究，结果表明：该材料具有高抗拉强度和与金属类似的拉伸应变强化性能，具有很高的极限拉应变，远远超过普通钢筋的屈服应变；材料具有优异的裂缝宽度控制能力，裂缝宽度很小，大部分肉眼不可见；材料基体致密，在大塑性变形下仍具有极佳的抗渗性。上述特性使得高应变强化型UHPC结构突破了原有钢筋混凝土的设计理念。上海城投公路集团现场指挥部的袁家河桥荷载试验表明：本桥在静荷载作用下，结构挠度和应变符合规范要求，在动荷载作用下，结构模态正常；冲击系数符合规范要求。相关研究成果发表在了《土木工程学报》和《水泥和混凝土复合材料》（Cement and Concrete Composites）、《组合结构》（Composite Structures）等国内外权威期刊上。

据悉，TENACAL高应变强化型UHP 材料因高性价比、快速装配、节能环保、耐久免维护并可大幅降低原材料消耗等优点，近年来在桥梁加固、桥梁连接、湿接缝连接等工程应用中均有优异表现，如上海S5沪嘉高速两座桥加固、S3（上海迪斯尼配套工程）装配式桥梁桥面UHPC湿接缝（全国首例）、嘉闵高架元江路上匝道桥梁立柱与盖梁预制构件UHPC连接部位（全国首例）、复兴东路人行天桥钢桥面铺装等，该材料取得了良好的应用效果。

来源：同济大学