桥梁是中国UHPC应用的主要领域，本文摘要介绍2021年完成或正在建设的部分工程案例。
四、UHPC的工程应用 1、桥梁应用 桥梁是中国UHPC应用的主要领域，本文摘要介绍2021年完成或正在建设的部分工程案例。钢-UHPC复合桥面钢-UHPC复合桥面大幅度提升了桥面刚度，良好解决了“钢桥面铺装破损”和“钢结构疲劳开裂”——两大钢桥的痛点难点问题。钢桥面的UHPC铺装如今成为UHPC最有价值的应用之一，产生了很好的经济、环境和社会效益。因此，近几年钢桥面UHPC铺装在新建桥梁和既有桥梁性能提升改造中得到较快推广应用，同时铺装施工技术、技能和装备不断完善，大幅度提升了施工效率。2017年杭瑞高速洞庭湖大桥 (悬索桥) 用48天铺装UHPC (STC) 65,000m2 (湖南中路华程/广东冠生土木施工)，创下钢桥面UHPC铺装最大面积的记录。在过去一年里又有一些公路特大桥钢桥面铺装UHPC，如云南红河特大桥 (悬索桥)，铺装面积16,060m2 (2020-12，上海瑞史坦与华新新型建材施工)；宁波中兴大桥及接线工程铺装面积12,050m2 (2021-2)、京雄高速白沟河特大桥 (17孔钢拱桥) 铺装60,340m2 (见图8，2021-3～4，浙江宏日泰耐克等单位施工)；长治滨湖景观大道一期工程斜拉桥铺装约12,000m2 (上海复培施工)；济南凤凰路黄河特大桥铺装 21,000m2 (2021-8，二航武汉港湾新材料施工)；广东中山马鞍环岛工程铺装18,000m2 (2021-8～9，湖南中路华程施工)，等等。此外还有一批新建中、大公路桥梁采用钢-UHPC复合桥面。图8：京雄高速白沟河特大桥UHPC铺装施工 (浙江宏日泰耐克提供图片)继2017-2018年武汉军山长江大桥钢桥面两侧分别采用两种技术方案 (下游侧为UHPC铺装方案) 维修改造后，过去一年又有两座在服役的长江大桥进行大修，在钢桥面上铺装UHPC层提升桥面性能。其中，润扬大桥2005年5月通车，运营15年来，润扬大桥桥面铺装结构性能持续衰减，局部路面的裂缝、车辙等病害突出。2020年11月17日-12月28日进行北汊斜拉桥扬镇方向半幅钢桥面铺装层的“重置”施工 (图9左)，铺装UHPC总长度756m、总面积11,340m2。项目创新性地采用免蒸养UHPC技术，消除了蒸养温度变化对钢结构安全性的影响，采用RBChip连接层加湿粘接剂代替焊接型栓钉，避免了栓钉焊接引发的缺陷。克服了气温低、连续铺装难度大，半幅封闭、施工工期紧等技术难题，经57小时不间断拌合浇筑，实现桥梁整段756m无缝铺设，避免施工缝带来的病害隐患 (中路交科科技和江苏现代路桥施工)。施工结束后，业主组织进行桥梁结构评测，与原环氧类铺装相比，正交异性钢桥面板最大拉应力降低约48%，相对挠度最大值降低约42.1%，大幅降低钢桥面板发生疲劳开裂风险，有效延长钢桥使用寿命。图9：润扬大桥斜拉桥 (中路交科提供照片) 和宜昌长江大桥 (中铁桥研提供照片)UHPC铺装施工通车20年的宜昌长江公路大桥 (悬索桥)，在车载反复作用下，钢箱梁钢板产生了疲劳开裂病害。由于特大悬索桥钢箱梁疲劳开裂病害在国内尚无成熟的处治经验，自2015年发现该病害以来，宜昌大桥集团在全力维修养护的同时，积极进行科研攻关，联合湖南大学开展了超高性能混凝土(UHPC)试验研究，解决了宜昌大桥钢箱梁病害处治技术难题。该项维修工程历经近4年的方案研究、论证和报批，最终得以在2021年8月开始实施，计划施工周期为半年（引自宜昌大桥集团网站，2021-08-05）。宜昌长江大桥维修改造工程 (图9右) 总UHPC铺装面积为20,526m2，分两幅施工完成 (2021-9~11，中铁桥研科技/湖南中路华程施工)。该工程采用UHPC预混料，配备10台专用搅拌设备现场湿拌，20台混凝土罐车运输，2套UHPC摊铺振捣整平系统施工，单次连续 (无缝) 铺装面积10,263 m2。该工程形成了大体量高质量UHPC生产与浇筑施工模式，为既有桥梁半封闭交通短时间内完成UHPC维修加固施工提供了经验。在建的福厦铁路乌龙江特大桥是继浩吉铁路洞庭湖特大桥、荆州长江公铁大桥以及沪苏通长江大桥之后，第四座特大型铁路桥梁采用钢-UHPC复合桥面体系，今年8月完成UHPC铺装，面积11,000m2 (图10，中铁桥研科技施工)。图10：福厦铁路乌龙江特大桥UHPC铺装施工 (中铁桥研科技提供图片)钢-UHPC组合梁与UHPC桥面板湖南张家界跨张花高速大桥采用钢-UHPC组合梁。该桥跨径布置为1×50m，桥面全宽10.5m，其主梁采用全焊接双箱双室截面钢箱梁，钢箱梁顶板采用15cm厚UHPC桥面板。50m跨径钢-UHPC组合梁的UHPC桥面板一次浇筑完成 (图11)。桥梁采用顶推架设施工，实现对桥下交通零干扰，为跨高速桥梁建设提供一种新的建造方案。(2021-5，湖南中路华程施工)图11：跨张花高速大桥钢-UHPC组合梁施工 (湖南中路华程提供照片)山东滨州沾临高速黄河特大桥全长4.63公里，主桥为双塔双索面钢-UHPC组合梁斜拉桥，跨径布置为80+180+442+180+80= 962m。主桥钢-UHPC组合梁共计使用320片UHPC桥面板，板厚17厘米，设计抗压强度150MPa，采用“无粗骨料UHPC+90°C高温蒸养”预制生产。中交一公局施工，在现场设立工厂，从2021年2月开始UHPC桥面板预制生产(见图12)。广州鹤洞大桥于1998年建成通车，现有检测报告显示梁体普遍存在裂缝，个别裂缝还出现了钢筋腐蚀和混凝土脱落。2021年5月开始东西引桥的中大修工程，设计拆除H线原上部现浇钢筋混凝土板式梁格结构，新建钢-UHPC组合连续梁桥。桥梁全长465m，全宽UHPC桥面板分为预制板、纵向湿接缝、横向湿接缝、两侧现浇带及伸缩缝处现浇带五部分。UHPC桥面板长度6～7m，宽度约2m，厚度均为18cm (图13)。因长度、角度、弧线等各项参数的变化，该工程UHPC预制桥面板规格类型约400多种、共计约880块。此外，该桥E线、W线引桥T梁桥面铺装UHPC。该工程预制构件和现浇施工共计使用近4,000m3 UHPC。由中交二航总承包，武汉港湾工程设计院设计，二航武汉港湾新材料公司负责UHPC施工，中路杜拉预制生产UHPC构件，计划2021年12月完工。图12 ：沾临高速黄河特大桥项目UHPC桥面板预制生产车间 (引自中交一公局二公司网站)图13 ：广州鹤洞大桥引桥中大修工程预制生产的UHPC桥面板 (中路杜拉提供照片)桥梁构件的结构连接（湿接缝）宁波舟山港石浦港区沈海高速连接线新桥至石浦段黄埠大桥第七联墩顶负弯矩区，现浇墩顶连续段设计采用称作“高抗拉混凝土 (HTC)”的UHPC，代替顶板预应力钢束的先简支后连续的结构体系，即在墩顶现浇连续段上部75cm高度、连续墩顶两侧1.57m范围内的T梁翼缘、连续墩顶两侧各3m范围内的T梁混凝土桥面铺装采用现浇高抗拉混凝土，墩顶现浇连续段下部125cm高度采用聚丙烯腈纤维混凝土。下部结构为柱式墩、桩基础。采用“高抗拉混凝土+非预应力钢筋”替代“普通混凝土+预应力钢束”，用于抑制负弯矩区混凝土裂缝的产生，由此形成一种“非预应力简支转连续体系”，使得施工质量更易控制，以解决现存的桥梁体系从简支到连续体系的转换工序较复杂的问题，减少施工工序，提高施工效率 (2020-12~2021-1，二航武汉港湾新材料公司负责项目研发、设计和施工)。北京京哈高速公路五环至六环田家府段加宽改造工程中 (图14，2021-1) 和阜石路-京门新线道路工程中 (2021-10)，新旧桥之间采用UHPC湿接缝连接 (北京市高强混凝土公司施工)。这种新方法很好解决了新旧桥梁和构件之间“结构连接”问题，大幅度减小接缝宽度、简化接缝配筋、减少现场施工量和难度，提高施工效率和经济性，能抵抗车桥扰动对混凝土/UHPC的影响。图14：连续箱梁新旧桥之间的UHPC湿接缝 (北京高强混凝土公司提供照片)宁波环城南路西延 (薛家南路至环镇北路) 工程高架结构采用预制小箱梁，主线桥标准段桥面宽度为2x25.5m，由8片预制小箱梁组成，小箱梁顶板和跨中横隔板之间采用UHPC湿接缝连接 (图15，2021-8，Ⅳ标段由浙江宏日泰耐克施工)。图15：宁波环城南路西延工程UHPC湿接缝施工 (浙江宏日泰耐克提供照片)固蚌高速公路高架桥钢梁与混凝土桥面板之间纵横向大接缝用UHPC湿接缝连接 (2021-3，GB-2标段由上海复培施工)。宁波西洪大桥及接线工程预制装配式桥墩采用UHPC灌浆连接 (I标由上海复培施工)、预制小箱梁采用UHPC湿接缝连接 (在建，I、II标段由浙江宏日泰耐克施工)。乌鲁木齐东进场预制装配式高架道路工程采用UHPC湿接缝或灌浆连接 (图16，在建，上海复培施工)。图16：乌鲁木齐东进场道路预制装配式高架构件连接施工 (上海复培提供照片)广东阳茂高速改扩建工程TJ1、TJ2和TJ4三个合同标段有50余座桥梁，左右两幅的UHPC拼接带施工于2021年9月底完工，共计浇筑UHPC近2,000m3 (广东冠生土木施工)。防腐保护海心沙人行景观桥是广州的新地标，位于广州塔南广场，连通珠江两岸，全长488m，主桥为跨径240m钢结构曲梁斜拱桥，宽度为15m。主拱跨度为198米，分为12个节段，钢拱脚节段和拱肋A# 段采用现浇施工100mm厚度UHPC外包保护层，为拱脚和下部拱肋提供永久性防腐保护；钢桥面铺装25mm厚UHPC层 (图17，2021-5，分别由中路杜拉和湖南中路华程施工)。海心沙人行桥工程是今年UHPC应用的亮点之一，也是一个很好的示范项目——利用UHPC的高密实度、高耐久性为钢结构提供长期可靠的防腐保护。在腐蚀性环境中，特别是钢结构防腐涂装难以更新的场合 (钢结构防腐涂装周期通常为10–20年)，外包UHPC是最佳的解决方案。图17：海心沙人行桥拱脚及下部钢拱肋外包UHPC层、钢桥面UHPC铺装 (中路杜拉提供照片)2、建筑应用建筑幕墙与外立面2021年又有一批新完成建筑项目使用UHPC板材、幕墙或镂空构造，装饰或构成建筑外立面，使建筑外形更加丰富多彩。以下项目是完成单位或参与完成单位通过“2021年UHPC工程与产品应用调查表”提供的部分项目介绍与图片。浙大紫金准乾科研项目 (浙大建筑设计研究院紫金院区办公楼，图18左上) 是建设部重点装配式建筑试点项目。采用凹凸板双曲线的外形，在光线的照射下呈现不同的效果，幕墙面积15,000m2，今年1月完工。诸暨市金石学馆外立面采用表面不规则条状肌理的大板块UHPC板装饰 (图18左下)，面积7,000m2，今年2月完工。苏州虎丘影像研发生产基地，外墙采用表面为水洗石肌理UHPC板装饰 (图18右)，面积15,000m2，采用背附钢架挂接的方式安装，将于今年11月完工。这几个项目由浙江吉川工程负责UHPC板预制生产和安装。图18：浙大紫金准乾、金石学馆和虎丘影像基地UHPC幕墙 (浙江吉川工程提供图片)西湖大学三期部分建筑外立面采用斧凿面肌理的白色UHPC大板装饰 (图19)，最大板块尺寸1490x5865mm，采用背附钢架进行挂接，幕墙面积约11,000m2。项目由浙大建筑设计研究院设计，上海建工集团建材科技/上海砼创和浙江吉川工程预制生产UHPC幕墙。图19：西湖大学UHPC幕墙 (上海砼创和浙江吉川工程提供照片)海门城市生活农展馆外立面采用UHPC镂空板幕墙 (图20)，面积约5000m2。该项目丰富的外墙造型以田野谷仓为设计灵感，建筑的房顶以仓顶演绎而来；外立面质感则以传统席穴囤谷仓表皮为原型，通过对谷仓表皮的转译后并形成镂空的立面效果。镂空的UHPC板增强建筑的特色以及采光空间的位置，通过虚实的视觉变化关系，打造稳重与灵动相结合的建筑气质。该项目今年5月完工，上海砼创提供UHPC构件。图20：海门城市生活农展馆UHPC镂空幕墙 (上海砼创提供照片)宁波诺丁汉大学国际创新创业孵化园新大楼，外墙采用镂空曲面UHPC幕墙板 (图21)，塑造一个包容、开放、绿色、可持续的建筑形象；通过运用弧线和层层递退的形体，展示建筑张扬而不失谦逊的个性。白色双曲镂空渐变UHPC大板，采用浇筑工艺一体成型，由上海砼创生产，今年8月完工。图21：宁波诺丁汉大学国际创新创业孵化园(上海砼创提供照片)新建中国国家礼品博物馆由著名建筑大师赵元超设计，建筑正立面最顶层有一排中国传统艺术特色和花纹图案的仿石大型镂空窗花构件 (图22)，且为双面浮雕效果。该镂空构件尺寸为5x2.5m，外框厚0.2m，外框与框内窗花采用点连接。由于单个构件尺寸和重量大、镂空率高，且与外框为点连接，采用石材雕刻与安装的风险较高。经过相关方的研讨最终确定，使用UHPC预制此构件是安全可靠的方案。为了保证镂空构件双面浮雕效果和镂空处侧面无明显气泡孔洞，且简化模具和浇筑生产过程，采用了正反面分别浇筑叠合的特殊工艺，并取得了成功。由北京宝贵石艺和广州玖珂瑭合作生产，今年2月完成。该项目可作为传统石雕行业工艺转型升级的参考和示范。图22：中国国家礼品博物馆仿石大型镂空窗花UHPC构件 (广州玖珂瑭提供照片)郑州紫荆网络信息安全科技馆与假日酒店工程主体为钢结构，外立面采用25mm厚UHPC板装饰。由于板幅面较大 (最大近10m2)、轻薄 (背附钢架安装)，且较大比例板块上有用于灯光透射的开孔，UHPC板是最佳选择 (图23)。幕墙板的颜色均匀性依靠预混料品质和预制工艺环节保证，避免了使用表面涂层。预制板直接形成开孔，增加了脱模难度，后采用切孔方法实现。此外，酒店项目采用预制UHPC淋浴房底板，轻薄可装配，刚性防水效果好，值得推广应用。该项目UHPC构件由江苏苏博特和北京东方昊炅合作预制生产，2020年9月完成。图23：郑州紫荆网络信息安全科技馆与假日酒店外立面UHPC幕墙板 (江苏苏博特提供照片)图24：江苏园博园悦榕庄酒店外立面UHPC幕墙板 (江苏苏博特提供照片)江苏园博园悦榕庄酒店是位于南京汤山废弃石灰岩矿的矿坑酒店。为使酒店外墙与矿坑采石形成的风貌融合一致，建筑设计师独具匠心地选用可塑性强、肌理丰富的UHPC材料，将崖壁上的石材凿痕巧妙地“复制”到酒店外墙上，模糊了与自然的界限，让酒店成为一处浑然天成的“矿谷秘境” (图24)。该项目外墙UHPC装饰板尺寸大、立体造型复杂 (最大构件使用约2.8吨UHPC预混料)，需要与酒店阳台迎水面、隔墙立面及外墙面充分贴合，且剁斧开槽面与部分光面形成的折线板一体成型，力求少分缝，以增强整体感并降低渗漏风险。根据这些特殊需求，江苏苏博特与安徽倍立达住工、旭密林绿色建筑等单位合作，采用喷射、自流平浇筑、超缓凝水洗等一系列复杂的工艺，高质量预制生产该项目各种UHPC构件的，今年4月完成。装配式建筑构件和集成建筑部品部件杭州沙南220kV变电站工程 (图25)，外墙采用内外装一体化、集成化设计，所有外墙上的管线、插座等都在生产时完成预埋，外墙面积3,500m2。工程由浙江建信装饰公司施工，浙江吉川工程生产提供UHPC构件，今年10月完成。图25：杭州沙南220kV变电站工程集成UHPC墙板 (浙江吉川工程提供图片)宁波余姚双河110 kV输变电工程的配电装置楼建筑总面积为1,002m2 (图26)，建筑高度10.3m，±0.000以下为钢筋混凝土结构，±0.000以上为预制装配式UHPC框架结构。预制UHPC柱、梁节点用现浇UHPC连接；外墙采用一体化墙板 (装饰、保温隔热和结构)，用高强螺栓及L形扣件与地梁、主梁固定；内墙隔板厚度40mm，用UHPC制作；屋面采用C40钢筋混凝土预制叠合板。工程由浙江宏日泰耐克和宁波普利凯建筑施工，将于今年12月完工。图26：宁波余姚双河110 kV输变电工程UHPC装配式建筑(浙江宏日泰耐克提供图片)建筑构件连接(湿接缝)上海建工二建集团继装配式框架结构采用UHPC湿接缝连接预制混凝土构件，今年在上海竹园污水处理厂四期工程中用UHPC连接预制大型双面叠合剪力墙与混凝土基础，连接既高效又安全可靠，提高了工程的装配化率和施工效率。（未完待续）原创文章 欢迎交流 如需转载 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