1月30日，湖北麻城市，中交第二航務(wù)工程局有限公司全資子公司——武漢港灣工程設計研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中交二航局武港院)新材料公司廠(chǎng)區內，一個(gè)外形酷似輪船的龐然大物完成最后的壓力測試。這是該公司技術(shù)團隊自主研發(fā)的預應力UHPC外殼——現澆內芯普通混凝土組合蓋梁(又稱(chēng)“寧波梁”)。它的研制成功意味著(zhù)橋梁建設上的多項世界難題有望破解。
中交二航局武港院副總經(jīng)理楊林介紹，這片長(cháng)19.5米的新型橋梁蓋梁，成功承載起2880噸極限荷載——相當于480頭成年亞洲象的重量，為設計標準的1.5倍。目前，該技術(shù)已獲相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利。
給蓋梁造一個(gè)“殼”
橋梁是重要的交通設施，在建設過(guò)程中，蓋梁施工是一項非常耗時(shí)耗力、對環(huán)境干擾巨大卻至關(guān)重要的工程。何謂“蓋梁”?簡(jiǎn)單理解，就是介于橋墩與橋面箱梁之間，起到銜接和支撐橋面箱梁作用的重要構件。
傳統蓋梁施工需搭建龐大支架模板，大幅侵占通行空間;現場(chǎng)澆筑工序繁瑣，動(dòng)輒數月工期引發(fā)持續交通擁堵;機械轟鳴與揚塵污染，更讓周邊居民不堪其擾。
“寧波梁”的技術(shù)突破，則從根源上緩解了這些難題。在現場(chǎng)，這個(gè)作為橋梁核心受力構件的蓋梁外殼，正通過(guò)智能壓筑生產(chǎn)線(xiàn)“武港號”實(shí)現一體化精密制造，如同汽車(chē)外殼般一次成型。
專(zhuān)家介紹，這個(gè)僅7厘米厚的“超薄外殼”，由超高性能混凝土澆筑而成，韌性比普通混凝土提升數倍。該工藝還可大幅降低吊裝重量，實(shí)現“輕量與高強”的有效兼顧。
“我們的核心理念是把復雜工序‘搬’進(jìn)工廠(chǎng)，讓現場(chǎng)施工‘極簡(jiǎn)組裝’。”楊林介紹，“寧波梁”采用“薄殼夾心”結構設計：先在工廠(chǎng)通過(guò)一次壓鑄成型技術(shù)完成蓋梁外殼的預制生產(chǎn)，吊裝就位后無(wú)需支架向內澆筑普通混凝土，兩者形成協(xié)同受力的復合結構，既保證了工程質(zhì)量，又極大簡(jiǎn)化了現場(chǎng)施工流程，真正實(shí)現橋梁的工業(yè)化建造。
給混凝土“做按摩”
創(chuàng )造的背后，是一場(chǎng)與難題的“正面較量”。
據介紹，技術(shù)團隊在“寧波梁”的研發(fā)之路上攻克了多重難題，比如7厘米薄殼的“剛柔并濟”難題。要做僅7厘米厚的混凝土超薄外殼，既要讓它像鋼板一樣堅固，能扛住橋梁的巨大荷載，又得保證澆筑時(shí)能均勻流動(dòng)，填滿(mǎn)模具的每個(gè)角落，還不能在運輸、施工中輕易變形開(kāi)裂，這在世界上沒(méi)有先例。
為啃下這塊“硬骨頭”，材料工程師每天泡在配料間，歷經(jīng)上百次試驗，終于調出“黃金配方”——既有著(zhù)出色的流動(dòng)性，澆筑時(shí)能像水一樣貼合模具，又能通過(guò)纖維的均勻分布，讓成型后的外殼兼具高強度和抗裂性。
針對成型和變形問(wèn)題，團隊創(chuàng )新地采用“一次性壓筑”成型工藝，就像給混凝土“做按摩”，把每一絲空氣都排出去，讓薄壁外殼密實(shí)度極高。
無(wú)支架“凌空筑梁”
傳統橋梁施工離不開(kāi)龐大的滿(mǎn)堂支架。尤其是在“邊通車(chē)、邊施工”的場(chǎng)景下，支架不僅要占用大量通行空間，導致交通癱瘓，還存在失穩的安全風(fēng)險。
該團隊的核心目標是實(shí)現“無(wú)支架現澆”，讓預制的外殼既能當模板又能當支撐，如同讓蛋殼撐住石頭——7厘米厚的薄殼要在懸空狀態(tài)下承受澆筑的重量，還要抵抗施工中的振動(dòng)和其他臨時(shí)荷載。這在行業(yè)內沒(méi)有成熟經(jīng)驗可借鑒。
為攻克這個(gè)核心難題，技術(shù)團隊開(kāi)啟了“仿真+試驗”雙輪驅動(dòng)模式。經(jīng)過(guò)數十次“優(yōu)化-試驗-優(yōu)化”，他們終于找到最佳方案——優(yōu)化后的蓋梁外殼，在完全不搭設任何支架的情況下，不僅能穩穩承受內核的全部重量，還能抵抗施工振動(dòng)等臨時(shí)荷載，澆筑過(guò)程中變形量控制在毫米級，實(shí)現了“以殼代架”的無(wú)支架現澆目標。
這一突破讓蓋梁現場(chǎng)施工有效緩解了“筑水泥山占道路”的困境，支架模板用量減少80%，主線(xiàn)交通基本不受影響，施工效率直接提升超六成。
技術(shù)團隊負責人王文榮表示，該創(chuàng )新破解了傳統蓋梁施工“造價(jià)高、效率低、干擾大”的三重困境，可謂“一箭三雕”，為工程建造提供更安全、更經(jīng)濟、更環(huán)保的“中國方案”。
(李思輝 田穎)
