超高性能混凝土节段桥梁技术：实现可持续桥梁建设外文翻译资料

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案例分析

超高性能混凝土分段桥梁技术：实现可持续桥梁建设

叶磊 Voo1; 福斯特和陈昌武3

摘要：本文介绍了马来西亚超高性能混凝土（UHPC）桥梁建设的现状。自 2006 年以来跨度巨大的钢筋混凝土大桥英语，Dura Technologies (DT) 通过其可持续桥梁建设计划率先研究了 UHPC 在桥梁建设中的最佳使用。经过几年的研发工作，DT已与马来西亚工程部合作，在一些桥梁项目中设计和建造桥梁，特别是农村发展计划中的桥梁。使用传统方法时，材料采购、现场考察和施工方法是主要挑战。介绍马来西亚已完成和正在进行的 UHPC 桥梁项目的最新信息和详细信息。截至目前，已建成开通超高压桥梁工程26座。在本文中，从设计、质量控制、可施工性以及 UHPC 如何帮助桥梁更实惠、更可持续、更易于建造和更经济等方面检查选定的 UHPC 桥梁案例。DOI：10.1061/(ASCE) BE.1943-5592.0000704。复制; 2014 美国土木工程师学会。

作者关键词：超高性能；韧性; 纤维；细分市场；桥梁；可持续发展。

介绍

超高性能混凝土 (UHPC) 是一种先进的胶凝复合材料，可为当前或未来城市、郊区和农村地区的基础设施发展提供新机遇。目前形式的 UHPC 已在许多国家/地区使用，例如澳大利亚和新西兰 (Rebentrost 和 Wight 2011)、奥地利 (Freytag et al. 2012)、加拿大 (Blais and Couture 1999)、德国 (Schmidt 2012)、意大利 (Meda和 Rosati 2003)、日本 [日本土木工程师协会 (JSCE) 2006]、马来西亚 (Voo et al. 2011)、荷兰 (KaptijnandBlom 2004)、斯洛文尼亚 (Sajnaetal. 2012)、韩国 (Ricciotti 2002)、美国 (Graybeal 2011）和其他国家。一项完整的文献调查证实，有超过 100 座已完工的桥梁（行人桥和公路桥）在一个或多个组件上使用了 UHPC。

Dura Technology 总厨兼总监超高性能混凝土节段桥梁技术：实现可持续桥梁建设外文翻译资料深圳外教，Lot 304993, Jalan Chepor 11/8, Pusat Seramik Fasa 2, Ulu Chepor, 31200, Chemor, Perak, Malaysia；马来西亚普特玛（UPM）土木工程系兼职教授，马来西亚 43400，Serdang（通讯作者）。

电子邮件：.my

土木与环境工程学院院长超高性能混凝土节段桥梁技术：实现可持续桥梁建设外文翻译资料，大学教授。悉尼，新南威尔士州，澳大利亚 2052。

电子邮件：.au 3

项目经理，Dura Technology，Lot 304993，Jalan Chepor 11/8，

Pusat Seramik Fasa 2, Ulu Chepor, 31200, Chemor, Perak, Malaysia。

电子邮件：.my

注意。此稿件于 2014 年 1 月 10 日投稿；2014年9月9日获批；2014年10月3日在线发表。讨论期至2015年3月3日。个别论文必须单独讨论。本文为Journal of Bridge Engineering的一部分，复制；ASCE，ISSN 1084-0702/B5014001(12)/25.00 美元。

在德国，主要举措之一是由德国研究基金会资助的 1200 万欧元研究计划，该计划于 2005 年授予，涉及德国 20 多个研究机构的 34 个研究项目（Schmidt 2012）。该计划的目的是扩展基础知识，从而制定可靠的技术标准。目标是使 UHPC 成为一种可靠、普遍可用、经济可行且经常应用的材料。另一个使用 UHPC 的主要研究项目的例子是韩国建筑技术研究院 (KICT)，该研究所自 2007 年以来一直在研究 UHPC 在斜拉桥中的使用，用于一项 1100 万美元的 Super 200 项目（Kim 等人，2012 年）。

据悉，美国联邦公路管理局（FHWA）于 2001 年开始调查 UHPC 的使用，其中第一个是 2006 年爱荷华州的 33 米长的火星山公路大桥（Graybeal，2011）。弗吉尼亚州的 Cat Point 大桥和爱荷华州的 Jakway 公园大桥，均在 2008 年）；然而，该技术主要用作相邻预制桁架或用传统技术建造的甲板面板之间的连接材料。

第一个使用 UHPC 建造的结构是横跨加拿大魁北克省 Magog 河的 60 米单跨 Sherbrooke 人行天桥（Lachemi 等人，1998 年）。走道甲板是桁架的上弦，由 3.3m 宽、30mm 厚的 UHPC 板组成。网状构件是放置在薄壁不锈钢管中的 UHPC 的复合设计。该结构的成功揭示了混凝土结构的设计方法。

第一个使用 UHPC 技术的大型结构是人行天桥。2002 年 4 月，韩国首尔的仙游人行天桥 (Peacebridge) 采用 UHPC 建造（Behloul and Lee 2003）。该结构将首尔市与汉江上的仙游岛连接起来。这座桥由布依格建筑公司建造，由跨度为 120 米的拱门构成，支撑着 30 毫米厚的 UHPC 桥面。该结构只需要传统混凝土结构一半的材料，但具有相同的承载能力和强度特性。大约在同一时间建造的仙游桥是在日本本州岛西北部的坂田未来人行桥上建造的一座 50 米长的人行天桥（Tanaka 等，2011）。实际上外教好不好，日本率先将 UHPC 应用于分段式人行天桥的设计和施工，其他例子包括 36.4 米跨度的赤仓温泉 Yukemuri 大桥（2004 年竣工）、64.5 米跨度的引田人行天桥（2004 年竣工） ) 于 2007 年完工）、跨度为 81.2 米的三金池人行天桥（于 2007 年完工）以及许多其他项目（Tanaka et al. 2011; Mushaetal. 2013）。在法国，Seonyuan d Sakata Mirai 人行天桥建成，UHPC 人行桥的建设，新西兰，西班牙，德国等（Toutlemonde 和 Resplendino 2011）。2 米跨度的 Mikaneike 人行天桥（2007 年完工），以及许多其他（Tanaka et al. 2011; Mushaetal. 2013）。在法国，Seonyuan d Sakata Mirai 人行天桥建成，UHPC 人行桥的建设，新西兰跨度巨大的钢筋混凝土大桥英语，西班牙，德国等（Toutlemonde 和 Resplendino 2011）。2 米跨度的 Mikaneike 人行天桥（2007 年完工），以及许多其他（Tanaka et al. 2011; Mushaetal. 2013）。在法国，Seonyuan d Sakata Mirai 人行天桥建成，UHPC 人行桥的建设，新西兰，西班牙，德国等（Toutlemonde 和 Resplendino 2011）。

2005年出现了第一座使用UHPC技术建造的公路桥梁，同时建造了四座桥梁。其中之一是由 VSL 建造的跨度 16m、宽 21m 的 Shepherd's Trench 大桥，位于澳大利亚悉尼以北 150km 处；它是一个预制的、预张紧的 I 桥（Foster 2009；Rebentrost 和 Wight 2011）。2005 年在法国建造了两座桥梁：(1) A51 (PS34) 高速公路的 n34 立交桥，(2) Saint-Pierre Lacouc 桥 (Resplendino 2008)。PS34桥采用单跨、47.4米长的预应力节段箱梁结构，22个超高压箱形截面，Saint-Pierre Lagoux桥为预制预应力工字钢结构组合板。四个中的最后一个是日本 16.6 米的堀越 C 型坡道桥（Tanaka 等人，2011 年）。在所有情况下，

2007 年，与台大东京单轨电车公司合作建造了 40 米长的超高压单轨梁（Tanaka et al 2011）。大梁由三个部分构成，并通过干湿接头的组合在现场连接在一起。据报道，单轨大梁是要建造的最长的 UHPC 简支桥。

2008年英文学校，建成世界第一座分段式超高压复合桥面公路桥；在连接东京国际机场项目扩建的北、南和北墙的道路上，建造了一座单跨 46.0 米的地面支持设备 (GSE) 桥。当时，公路桥是世界上最大的超高压公路桥（Tanaka et al. 2011）。

这项技术的意义不仅在于极大地增强了特定优势，从而提高了轻质结构和材料的效率，还在于 UHPC 通过低碳足迹为可持续发展做出了贡献（Voo 和 Foster 2010）。本文介绍了这方面并举了一个例子。

自 2006 年以来超高性能混凝土节段桥梁技术：实现可持续桥梁建设外文翻译资料，马来西亚的 Dura Technology (DT) 通过其可持续桥梁建设计划率先对 UHPCin 桥梁建设的优化使用进行了研究。经过几年的研发，DT一直与马来西亚工程部合作，在一些桥梁项目中设计和建造桥梁，特别是农村发展计划下的桥梁跨度巨大的钢筋混凝土大桥英语，其中材料采购、实地考察和施工方法是主要用途传统方法的时间挑战。DT 使​​用 UHPC 技术总共建造或正在建造 36 座桥梁。在这些桥梁中，26 座为节段结构，10 座为跨度小于 22 米的预应力梁。表 1 列出了 DT 在马来西亚参与的 26 个已完成和正在进行的分段桥梁项目。

图 1 显示了马来西亚采用的分段桥梁结构的两个示例：（1）UHPC U 型梁与复合桥面，（2）缝合 T 型梁结构。26座超高性能混凝土段桥梁项目中，已建成通车20座；6个将于2014年完成。

2011 年 1 月建成后，全长 50 米的甘肃至万寿大桥是世界上最长的复合箱式桥面桥，其主梁由高压高压反应堆构成（Voo et al., 2011 ）。从那时起，51.6 米跨度的 Rantau-Siliau 和 52 米长的 Sungai-Ala 大桥（均于 2013 年完工）使用了类似的施工技术。这些将在 2014 年 11 月完工时跨度超过 100m 的 Baba 桥。

在本文中，选择的 UHPC 桥梁项目，三跨 Sungai Nerok 桥（表 1 中的第 13 号）从其设计、质量控制和可施工性方面进行了描述；该论文还解释了 UHPC 桥梁如何在交通不便的地区更经济、更可持续和更容易建造。在许多情况下辅导班英语，UHPC 桥梁建设具有以下优势：（1）立即和生命周期成本节省；(2) 结构设计/寿命的改进；(3) UHPC 部件由于其高耐用性而维护不良；(4) ) 整体施工时间和风险降低；(5) 减少原材料消耗，从而代表更环保的选择；(6) 更轻的上部结构自重，允许更轻/更小的下部结构/基座；(7) 减少人力和较小的机械设备；（8）质量优于现场湿法和预制高性能混凝土结构；（9）施工现场的环境影响因短期临时工作较少。

超高性能计算

表 1 中给出的所有桥梁梁中使用的钢纤维增强 UHPC 是 DT 提供的 150 级延性混凝土。用于生产 UHPC 的材料包括： I 型普通硅酸盐水泥；含有92%以上二氧化硅（SiO2）的致密硅灰，表面细度为23,700m2 = kg；和水洗细砂，粒径范围在100-1000mm之间。所用的超塑化剂是基于聚羧酸酯醚（PCE）的超塑化剂。使用两种类型的钢纤维；两者均由2500MPa高碳钢丝制成。1 型钢纤维是直的 (SS)，尺寸为 20 毫米，直径为 0.2 毫米。2 号钢纤维是端钩 (EH)，长 25 毫米，直径 0.3 毫米。每种纤维类型的 1% 用于总共 2 vol%。UHPC规范的基准值由DT设定，

剪切键

节段式桥梁的强度和适用性在很大程度上取决于其接头的性能。早期的段桥通常在段中使用单个密钥，并且通常强制执行它们。然而，当代的做法是使用多种不强制分布进行连接的方法（Zhou et al., 2005）。Li 等人对实践和测试文献进行了回顾。(2013a,b), Saibabu 等人。(2013) 和 Buyukozturk 等人。（1990）。虽然已经进行了大量测试来研究具有外部肌腱和干式接头的传统预制节段甲板的行为，但尚未对 UHPC 接头的剪切连接进行研究。Kampung Linsumbridge (No. 表 1 中的 1）在 50m 跨度处可以通过马来西亚公共工程部，需要对几何形状与实际桥梁主梁截面关键节点相似的全尺寸关键模型进行实验研究。UHPC制作了6个干胶接头并进行了测试；实验参数为剪切键数和约束应力。

(ad) 跨度 51.6 m 的 Rantau-Siliau 大桥，采用 U 形 UHPC 梁和复合常规强度混凝土桥面；(e 和 f) 30 m 跨度 Ulu Chemor 桥，采用缝合 T 型梁结构。

首先浇注母头试件，所有试件均由立式铸钢成型，并用振动台压实。在浇铸的 30 分钟内，用固化化合物喷涂样品和测试对照样品的暴露表面。24 小时后，使用与女性元素类似的方法将男性与女性匹配。在 3 天后从母头铸件上剥离完整的试样，然后将剪切试样和对照试样在 90°C 的热水箱中固化 48 小时。5 天后，将所有样品从热水箱中取出并进行空气固化，直至测试当天。

样品实验装置和测试程序

使用类似于 Buyukozturk 等人使用的推杆装置进行剪切拼接实验。(1990)，其测试设置用于在平面上应用可忽略的力矩。样品的详细信息和测试方案如图 1 所示。样品被指定为 SKNk-sn。例如，样品SK5-10表明该样品具有五个剪切键跨度巨大的钢筋混凝土大桥英语，施加的围压为10MPa。所有样品均为 200 毫米厚。通过刚性钢架对接合面施加约束应力并使用载荷

15.2mm 直径的预应力绞合线。施加两个围压（10 和 20MPa）。对于 10 MPa 约束的试件，一共使用了 8 股绳索，每根绳索使用液压单爪加固至 200 kN，然后锚固。类似地，在 20 MPa 的约束应力下使用了 16 根钢绞线。将每根线绞合至少 3 次，以尽量减少应力损失。

每个样品都加载在剪切平面的中心线（图 2），并使用 LVDT 进行测量。载荷通过夹在 50mm 厚的高强度钢板中的一层硬橡胶施加到承重支撑上。样品的每一半在其加载头处被一个 50 毫米的间隙隔开，因此所施加的力仅由键的线剪来抵抗。

材料和几何特性

混凝土的平均抗压强度 (fcm) 由六次 150 毫米高的时间确定；直径为 75 毫米的平端圆柱体；结果列于表 2。从 200 米高到 100 毫米直径的六个圆柱体的平均值确定的弹性模量为 Ec 546 GPa。根据 RILEM TC 162-TDF (RILEM 2002) 的建议，通过三点弯曲试验确定材料的弯曲拉伸性能。测量了残余弯曲拉伸强度的两个代表值，fR，d50：47 mm和fR，d52：07 mm，分别对应跨距位移0.47和2.07 mm处的实测强度。断裂模量用三个100mm方形棱镜测量几个级别学英语，其中切口深度为30mm，测定为fcf 535MPa；残余抗拉强度为 fR，d50：

根据 JSC

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