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01 引言

裝配化是橋梁工業(yè)化的主要特征，也是我國建設(shè)領(lǐng)域“十三五”期間轉(zhuǎn)型升級與戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。2016年7月，交通運輸部印發(fā)《交通運輸部關(guān)于推進公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》，指出大力推進鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)標準化設(shè)計、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工，提升橋梁工程的質(zhì)量品質(zhì)；2016年9月，國務(wù)院印發(fā)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，力爭10年內(nèi)使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30％。

中小跨徑裝配式橋梁在我國橋梁建設(shè)中具有舉足輕重的地位。根據(jù)交通運輸部統(tǒng)計資料，到2017年底，全國公路橋梁達到83.25萬座，其中中小跨徑橋梁73.61萬座，占比達88．4％。推動裝配式中小跨徑橋梁的發(fā)展，對推動橋梁施工方式變革、提高工程質(zhì)量、縮短工期、減少勞動強度、降低造價、節(jié)能環(huán)保等具有重要意義。

02 技術(shù)瓶頸

裝配式橋梁目前主要有裝配式混凝土梁（空心板、T梁、小箱梁等）、裝配式鋼--混凝土組合梁、裝配式鋼箱梁等三大類型。但大量的工程實踐表明，現(xiàn)有的裝配式橋梁結(jié)構(gòu)仍存在以下兩個主要技術(shù)瓶頸：

（1）現(xiàn)有裝配式橋梁結(jié)構(gòu)或吊裝重量大，或現(xiàn)場施工作業(yè)量大，裝配化水平有待進一步提高：預(yù)應(yīng)力混凝土梁（空心板、T梁、小箱梁）自重較大，跨徑超過30 m，梁體重量偏大，對運輸、吊裝設(shè)備和施工安全性要求更高，導(dǎo)致大尺寸構(gòu)件的裝配化施工難以實施；常規(guī)混凝土梁和鋼--混凝土組合梁橋面板現(xiàn)場作業(yè)量大、工期長；鋼箱梁現(xiàn)場焊接量大，施工質(zhì)量不易控制。因此上述常規(guī)結(jié)構(gòu)的裝配化施工水平仍有提高空間。

（2）現(xiàn)有裝配式橋梁結(jié)構(gòu)的梁體、連接節(jié)點易開裂、破損、滲漏，耐久性較差，后期維護費用較高；預(yù)應(yīng)力混凝土梁（空心板、T梁、小箱梁）橫向連接節(jié)點屬于薄弱環(huán)節(jié)，易失效開裂導(dǎo)致單梁（板）受力，且易出現(xiàn)滲漏等技術(shù)難題；鋼--混凝土組合梁負彎矩區(qū)橋面板在實際運營階段易出現(xiàn)裂縫，加之雨水滲入侵蝕，影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性；鋼箱梁采用傳統(tǒng)的正交異性鋼橋面系，存在鋼橋面板易出現(xiàn)疲勞裂縫和鋼橋面鋪裝極易損壞的難題。上述病害導(dǎo)致常規(guī)結(jié)構(gòu)的后期維護費用偏高。

總體而言，現(xiàn)有裝配式中小跨徑橋梁在施工性能、使用性能、耐久性能等方面仍有很大的改進空間。面對橋梁標準化、裝配化、工業(yè)化的現(xiàn)實需求，在現(xiàn)有中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，發(fā)展具有高施工性能、高使用性能、高耐久性能的高性能裝配式橋梁結(jié)構(gòu)是重要發(fā)展趨勢。

03  超高性能混凝土

超高性能混凝土（UHPC）要由水泥、硅灰、細骨料、高效減水劑及鋼纖維等材料組成，按照最大密實度原理構(gòu)建（圖1），使得材料內(nèi)部的缺陷（孔隙與微裂縫）減至最少，從而獲得優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性。

研究表明，由于UHPC中分散的鋼纖維可以大大減緩材料內(nèi)部微裂縫的擴展，從而使材料表現(xiàn)出超高的韌性和延性；同時，由于結(jié)構(gòu)致密、孔隙率低，UHPC材料的耐久性可達200 a以上。

由于UHPC具有超高的強度，在同等承載力條件下，UHPC結(jié)構(gòu)的尺寸介于普通混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)之間，且接近于鋼結(jié)構(gòu)（圖2）。因此，當UHPC應(yīng)用于實際工程時，可大大減小截面尺寸、降低結(jié)構(gòu)自重，并有利于裝配化施工。

UHPC的引入，將有望給傳統(tǒng)裝配式中小跨徑橋梁技術(shù)帶來革命性的變化，實現(xiàn)裝配式橋梁的高性能化：

（1）等強度承載條件下，自重可降為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的40％～60％，以方便運輸，實現(xiàn)大構(gòu)件快速化架設(shè)；

（2）因UHPC中鋼筋錨固長度僅需10倍的鋼筋直徑，現(xiàn)場各梁間結(jié)合部可大幅度縮小，并可實現(xiàn)現(xiàn)場零焊接；

（3）結(jié)構(gòu)抗腐蝕、抗凍、防滲漏性能優(yōu)良，基本實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命周期內(nèi)免維護。

裝配式中小跨徑橋梁中引入高性能材料UHPC實現(xiàn)高性能化，有望基本解決現(xiàn)有裝配式橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)難題，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)高施工性能、結(jié)構(gòu)高使用性能、結(jié)構(gòu)高耐久性能的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)束我國傳統(tǒng)“粗放”式的高勞動強度、高能耗建造模式，符合目前國家大力發(fā)展裝配式建筑政策導(dǎo)向和大力推進建設(shè)領(lǐng)域“供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”的總體目標，是提升我國橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)品質(zhì)的重要途徑。

04現(xiàn)階段存在的問題

（1）制備條件要求高

UHPC摻入的纖維在攪拌過程中容易發(fā)生團聚，影響生產(chǎn)效率和材料的力學(xué)性能。若要發(fā)揮UHPC最佳的力學(xué)性能，養(yǎng)護溫度需達到90℃以上且在蒸壓條件下進行，這樣的條件對于UHPC現(xiàn)場澆筑顯然是難以實現(xiàn)的。目前可行的辦法是在滿足UHPC制備條件的預(yù)制場，制作UHPC預(yù)制構(gòu)件。

（2）生產(chǎn)成本高

超高性能混凝土成本是傳統(tǒng)混凝土成本的數(shù)十倍，高效減水劑、硅灰和石英砂的使用造成了成本的上漲。為了防止鋼纖維生銹，增加鋼纖維抗拉強度，表面需進行鍍銅處理，也造成了UHPC的成本上升。

（3）收縮變形

UHPC的水膠比相較于普通混凝土更低，水化反應(yīng)造成毛細管中水分不飽和，形成毛細孔負壓，導(dǎo)致自收縮的產(chǎn)生。

 05 結(jié)語

裝配式中小跨徑橋梁中引入高性能材料UHPC實現(xiàn)高性能化，有望基本解決現(xiàn)有裝配式橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)難題，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)高施工性能、結(jié)構(gòu)高使用性能、結(jié)構(gòu)高耐久性能的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)束我國傳統(tǒng)“粗放”式的高勞動強度、高能耗建造模式，符合目前國家大力發(fā)展裝配式建筑政策導(dǎo)向和大力推進建設(shè)領(lǐng)域“供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”的總體目標，是提升我國橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)品質(zhì)的重要途徑。