工程技術：公路、橋梁“變形記”

文 / 本刊記者 汪玚

工程技術：公路、橋梁“變形記”

文 / 本刊記者 汪玚

“哪有那么多‘四新’？很多‘四新’是以失去可持續發展為代價的。”交通運輸部公路科學研究院首席研究員王旭東表示，不能僅強調所謂的“環保、再生、低碳”，而忽視對其技術可靠性、結構耐久性的評價。

此變形非彼變形。改變的不一定是外形，創新則一定會通過具體工程體現。科技創新不拘泥與形式，但不能以失去可持續發展為代價。

公路養護的N種選擇

作為第七屆中國公路科技創新高層論壇重要部分之一的路面材料與公路養護技術論壇在上海國際會議中心召開。論壇共分三個板塊，國內論壇按召開時間分為兩大部分，上午圍繞“新材料·新挑戰·新發展”的主題，下午以“道路結構與可持續發展”為主題，國際論壇則聚焦路面養護決策及最新技術，開展了一場場別開生面的主題演講。

新材料·新挑戰·新發展

交通運輸部公路科學研究院副總工程師黃頌昌就泡沫瀝青溫拌技術做了分析。

據他介紹，我國溫拌瀝青混合料技術的研究起步于2005年，根據對國際溫拌技術的分析，將研究重點放在表面活性平臺的溫拌法和有機添加劑溫拌法兩種方法上。至2011年12月，已有十多個省市鋪筑了100多條包括高速公路、城市快速干線在內試驗路及應用工程,累計里程超過350公里。

相比于其他瀝青拌合技術，他認為溫拌瀝青具有更多優勢——在不犧牲瀝青混合料路用性能的前提下，拌和溫度可降低至110℃-130℃、碾壓溫度可降低至80℃-110℃；混合料的設計、拌和及施工工藝與熱拌混合料基本一致；具有良好的適應性：不同石料，不同級配，不同瀝青；減少燃料消耗，節省20%～30%；基于溫拌瀝青混合料技術的這些特點，其產品可以用于瀝青路面的各結構層，尤其適用于瀝青路面建設和維修養護中的薄層罩面和超薄罩面，也適用于有更高環保要求的城市道路的建設和維修養護；另外，還適用于隧道道面的鋪筑、舊料比例較高的再生混合料、較低環境溫度條件下施工的工程。

“溫拌瀝青混合料技術是未來發展的方向，是節能減排、綠色發展的需要。”黃頌昌預測。

同濟大學教授孫立軍、中國瀝青協會副會長陸忠義等專家也分別就“高性能RAP冷再生材料設計技術”、“橡膠瀝青的最新進展”進行了演講。

道路結構與可持續發展

“哪有那么多“四新”？很多‘四新’是以失去可持續發展為代價的。”交通運輸部公路科學研究院首席研究員王旭東表示，不能僅強調所謂的“環保、再生、低碳”，而忽視對其技術可靠性、結構耐久性的評價。

要減排、低碳——就搞溫拌、冷拌；要再生利用——就不管冷的、熱的、現場的、廠拌的都搞。“這都是瀝青路面建設的誤區。”王旭東補充道，“當然，并不是否認這些技術，只是有些關鍵的基礎問題還沒有搞清，還不成熟，還需要不斷研究與發展。”

王旭東提出，應用性基礎研究是我國當前道路技術發展中的最大短板，應將其扎實，并與創新技術的廣泛應用，道路結構使用壽命的提升結合起來。“這才是實現道路工程可持續發展，建設綠色交通的三個層次。”

1.寒冷冰凍海域的橋梁多彎道設計

2.佰銳泰克喬治·瓊斯

“路面養護是一個長期的過程，社會成本一定要考慮，而這個成本又往往被人們所無視。比如，鋪路時發出的噪音、路面施工引起的交通擁堵，這些都需要考慮的社會成本。”賴瑞強調。

在橋面瀝青鋪裝時，鋪裝層的受荷載和氣候的影響嚴重，容易集中出現坑槽、剝落、脫空、車轍等損壞。而水泥混凝土橋梁橋型復雜，缺乏統一的橋面鋪裝設計理論與方法，目前大多憑經驗設計。

山東省交通科學研究院總工程師王林以青島海灣大橋為例，分享了他和團隊的橋面瀝青鋪裝層研究成果。

王林的研究主要解決了五大問題：從橋面瀝青鋪裝層損壞的機理入手分析不同橋梁結構對橋面鋪裝層受力狀態的影響；鋪裝層受環境、荷載影響的規律；耐久性的橋梁鋪裝層結構形式與設計方法；耐久性的橋面防水體系與鋪裝層材料及其相應的施工技術。

國際路面養護決策及最新技術

在路面材料與公路養護技術國際論壇中，美國國家路面養護中心創辦人、中心主任賴瑞·哥爾豪斯擔任主持并發表了題為“養護長期計劃編制的流程”的演講，指出路面養護要注重經濟可持續、生態可持續、社會責任可持續。在路面養護中，最重要的概念是終端臨界點。如果路面達到臨界值就需要重修，否則路面損毀，就會浪費更多的人力物力。“這是對經濟可持續的考慮。”賴瑞表示。“路面養護的材料含有諸多化學物質，可能會對周圍動植物的生長習慣產生影響，要合理使用。”

“路面養護是一個長期的過程，社會成本一定要考慮，而這個成本又往往被人們所無視。比如，鋪路時發出的噪音、路面施工引起的交通擁堵，這些都需要考慮的社會成本。”賴瑞強調。

此外，佰銳泰克喬治·瓊斯、Mead Westvaco大衛·維爾本等專家也分別以“如何滿足路面表面紋理構造要求”、“進入瀝青乳化表面活性劑的世界”為題進行了演講。

用技術理念搭起創新之橋 橋梁快速施工：周末搶通一座橋

4月21日，橋梁建設技術論壇在上海國際會議中心召開。該論壇主辦單位是中國公路學會，協辦單位是中交公路規劃設計院有限公司和美國交通運輸委員會（TRB）。

Urban Tech公司的王煒介紹了使用橋梁快速施工技術的最佳工程之一的紐約曼哈頓里斯大道橋梁的重建。他的同事亞當·古森作了題為《賓夕法尼亞州米德爾頓市兩條鐵路橋梁的重建》的專題報告。亞當·古森稱，橋梁快速施工技術為他們節省了很多寶貴時間。例如，鐵軌交通中斷的時間從六周減少到了短短的一個周末。

福州大學客座教授卡米洛·諾迪作了關于橋梁改裝和養護的專題報告。他稱，歐洲大部分的橋梁建設于1945年之后，有40至60年的歷史，部分橋梁已出現腐蝕的問題，需要進行改裝。如果在腐蝕之前對橋梁進行改裝，則會節省資金。舊的歐洲標準并不涉及這方面的內容，因此，需要制定新的歐洲標準。

美國聯邦公路署原橋梁技術辦公室主任敏因·倫和美國交通研究委員會高級項目官員史蒂芬·馬赫分兩大部分介紹了《美國橋梁快速建設的歷史和發展》的專題報告。來自浙江大學教授、博士生導師項貽強、Gannett Fleming公司的湯姆斯·曾科、上海市城市建設設計研究院副院長、總工程師周良、來自美國交通研究委員會的史蒂芬·馬赫、來自湖北菲浦橋梁構件有限公司的馬特奧·托索分別作題為《ABC橋及中國發展的技術構想》、《馬薩諸塞州小跨度橋梁使用鋼結構快速置換的創新方法》、《預制拼裝橋梁下部結構關鍵技術研究》、《美國震后應用橋梁快速建設的研究總結》和《新型連續大跨徑橋組合隔震設備》的專題報告。

2012年5月，在孟加拉邦戈邦都大橋東引橋選擇60m長的半幅橋面，按完整工藝實施CFRP增強復合橋面體系試驗段

設計理念創新：讓想象成為可能 萬米跨徑懸索橋理論可行

目前世界最大的橋梁跨徑是日本的Akashi Kaykio Bridge，長度為1991米；意大利的麥西那(Messina)大橋的設計已經完成，跨度是3300m……世界上有許多海峽都需要很大跨度的大橋。如：直布羅陀海峽。

事實上，建一座橫跨直布羅佗海峽的大橋，一直是工程師們的挑戰，應聯合國邀請，林同棪建議直布羅佗海峽大橋的跨度為2500m+5000m+5000m+2500m.不同的工程師也提出過不同的理念。

收到原始懸索橋的啟發，意大利的Peroni Marco提議一個10000m大跨度懸索橋橫跨直布羅佗海峽。但是，這樣的結構有很多問題還沒有解決。

“一萬米跨徑的橋梁，究竟是否可行？”美國國家工程院院士、中國工程院外籍院士鄧文中拋出了一個很有趣的問題。

“一般的橋梁設計的重點包括安全，實用，經濟，美觀。今天我們只考慮這樣一個大跨度的可能性。那就是——在結構上能不能？即大橋能否承受設計荷載和人在橋上是否安全。”

鄧文中像講故事一樣，一點點將萬米跨徑橋梁在承重力、風荷載、地震、船舶撞擊、主纜鋼索承受力等多方面因素的可行性進行分析，得出了萬米跨度的懸索橋在結構理論上可行的結論。

多塔斜拉橋突破三大技術難題

依托交通部科技計劃項目“嘉紹大橋關鍵技術研究”，和中國交通建設集團科技研發項目“多塔長大斜拉橋關鍵技術研究”中交公路規劃院設計院有限公司副總經理王仁貴在研究多塔斜拉橋關鍵技術方面花了不少心力。

嘉紹大橋采用主跨428m獨柱六塔鋼箱梁斜拉橋，為目前世界上最長的多塔斜拉橋。針對嘉紹大橋的建筑實踐問題，課題組在國際上首次提出了“雙排支座+剛性鉸”多塔斜拉橋結構體系和鋼箱梁剛性鉸新型結構，科學合理地解決了多塔斜拉橋結構體系剛度及長主梁溫度變形的技術難題，從構造上實現了主梁縱向伸縮變形，釋放軸向力，且同時可抵抗彎矩、剪力和扭矩。針對多塔斜拉橋跨數多、X托架檢修盲區難題，王仁貴和同事們研發了全方位多功能鋼箱梁檢查車，實現了鋼箱梁檢修的無盲區全覆蓋。

CFRP增強復合橋面體系極限承載力試驗研究

雖然結構體系實現了創新和突破，但更重要的還是成果推廣。“研究拓展了多塔斜拉橋的應用范圍，對多塔斜拉橋的技術進步和發展起到了強有力的推動作用。”王仁貴笑得自信。

碳纖維板橋面應用：更科學、更有效、更經濟、更安全

通常在橋面鋪裝體系中，橋梁結構設計時，對橋面鋪裝層一般不作專門的設計分析，而這可能直接導致橋面鋪裝層過早出現病害。橋面鋪裝技術已成為橋梁建設的一項技術難題。

通常在橋面鋪裝體系中，橋梁結構設計時，對橋面鋪裝層一般不作專門的設計分析，而這可能直接導致橋面鋪裝層過早出現病害。橋面鋪裝技術已成為橋梁建設的一項技術難題。

武漢二航路橋特種工程有限責任公司副總經理李少芳帶著“碳纖維板（CFRP）增強復合橋面體系關鍵技術及工程應用”的研究成果，與在座嘉賓和代表進行了分享。

李少芳表示，通過碳纖維板（CFRP）加固層+過渡層+磨耗層三層功能層組成的增強復合橋面體系，能有效降低鋪裝層頂部的最大橫向、縱向剪應力，降低了裂縫出現的風險。CFRP增強復合橋面體系技術研究的成果，直接指導了孟加拉邦戈邦都大橋橋面修復工程的實施，規避了諸多技術風險，產生良好經濟效益和的社會效益。

“雖然進行了該體系在鋼橋面應用的理論分析，但并未經過實際工程的檢驗，效果還待驗證。但CFRP增強復合橋面加固體系的成功應用，表明了該體系的科學性、先進性、有效性以及經濟性。” 李少芳表示將繼續深入研發和改進，使其具有更加廣闊應用前景和推廣價值。

長大橋梁養護還遠不到位

為準確掌握國家干線公路網的路況水平，切實加強路網中公路和橋梁的安全監管，做好成品油價稅費改革后燃油稅增量資金的分配測算，交通運輸部自2011年起，組織國家干線公路網監測，每年檢測一定規模的國省干線和40座重點橋梁，現向財政部申請專項資金。2015年將重點隧道納入監測范圍。

交通運輸部路網檢測與應急處置中心副處長虞麗云就“全國長大橋梁檢測問題梳理及處置對策建議”展開了演講。

我國橋梁一般在運營11～15年后進入養護高峰期。“綜合全國160座長大橋梁的情況，按區域，應急培訓與演練、養護資金狀況、養護管理系統和定期檢查資料的統計來看，東部好于西部，西部好于中部。”

虞麗云指出，檢查發現，多數橋梁的檢查頻率不滿足交通運輸部2007年336號文的要求，個別橋梁自建成通車后，未做過特殊檢查；有些管養單位委托的檢測單位資質也不滿足要求。