高性能結(jié)構(gòu)技術(shù)及產(chǎn)品業(yè)務(wù)

工程結(jié)構(gòu)技術(shù)咨詢減隔震產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用高性能混凝土材料應(yīng)用預(yù)制混凝土構(gòu)件連接新材料、新產(chǎn)品推廣應(yīng)用高性能結(jié)構(gòu)技術(shù)及產(chǎn)品總覽提供集材料、技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)—工程化試驗(yàn)—技術(shù)集成—推廣應(yīng)用于一體的工程專項(xiàng)解決方案鋼橋面板壽命評估與性能提升（武漢軍山長江大橋）針對原鋼橋面大量疲勞裂縫難以修復(fù)、鋪裝層頻繁破損、屢修屢壞現(xiàn)狀，提出采用在鋼橋面板與瀝青混合料鋪裝之間增加一層UHPC的加固方案，通過現(xiàn)場實(shí)橋試驗(yàn)和室內(nèi)模型試驗(yàn)研究了實(shí)橋加固前后的應(yīng)力幅變化、疲勞性能和承載性能，有效驗(yàn)證了加固方案的可行性，為工程應(yīng)用提供有力技術(shù)支撐。加固后抗疲勞安全性驗(yàn)證鋼-UHPC橋面板承載性能試驗(yàn)現(xiàn)場實(shí)橋測試試驗(yàn)一、鋼橋面板壽命評估與性能提升輪式滾動疲勞試驗(yàn)鋼-UHPC組合橋面板構(gòu)造優(yōu)化（在研工作）針對現(xiàn)有鋼-UHPC組合橋面中UHPC收縮大、鋼筋過密、養(yǎng)護(hù)條件高、施工不便等現(xiàn)狀，結(jié)合自主研發(fā)的免蒸養(yǎng)低收縮粗骨料UHPC和FRP筋，考慮最大裂縫寬度與耐久性的關(guān)系，通過局部抗彎試驗(yàn)研究不同配筋率下結(jié)構(gòu)裂縫寬度的變化規(guī)律，提出最優(yōu)配筋率和構(gòu)造措施，為工程應(yīng)用提供依據(jù)。一、鋼橋面板壽命評估與性能提升鋼-粗骨料UHPC組合板抗裂試驗(yàn)UHPC裂縫寬度限值可否從0.05mm擴(kuò)大至0.10~0.20mm？鋼筋間距37.5mm

UHPC層鋼筋間距100mmUHPC層UHPC相關(guān)規(guī)范法國規(guī)范：0.1mm(嚴(yán)重腐蝕環(huán)境)、0.2mm(一般環(huán)境構(gòu)件)日本規(guī)范：0.3mm(一般環(huán)境)湖南省活性粉末混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程：0.15mm(海水環(huán)境)《超高性能輕型組合橋面結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（GDJTG/T

A01）0.05mm（目前工程應(yīng)用鋼筋間距37.5mm~50mm按照該規(guī)程進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)）FRP筋ECC層鋼-ECC-FRP組合橋面板鋼-UHPC橋面板鋼筋優(yōu)化鋼筋CFRP筋BFRP筋GFRP筋多格室鋼-混凝土組合塔柱技術(shù)鋼殼混凝土沉管隧道結(jié)構(gòu)高性能鋼混結(jié)合部技術(shù)123二、高性能鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)基于“化整為零”思想，提出多格室組合塔柱多格式鋼-混凝土組合塔柱（瓊州海峽主跨1500m三塔斜拉橋）針對內(nèi)外包鋼組合塔柱結(jié)構(gòu)中鋼管對混凝土約束及承載能力提高效果有限難題，依托瓊州海峽斜拉橋項(xiàng)目，提出多格室組合塔柱及其設(shè)計(jì)方法，相同含鋼率的截面承載力可提高10％以上塔柱形式傳統(tǒng)混凝土塔柱內(nèi)外包鋼組合塔柱多格式鋼-混凝土組合塔柱技術(shù)特點(diǎn)截面較大，配筋復(fù)雜，模板工序耗時(shí)耗力有效解決混凝土塔柱配筋難的問題，無需支模工序混凝土橋塔截面尺寸比鋼板壁厚大得多，鋼管對混凝土約束及承載能力提高效果有限對較大尺寸斷面進(jìn)行多格室劃分，充分發(fā)揮鋼板對混凝土的套箍效應(yīng)；

2）無需增加其他支撐系統(tǒng)；3）減小自重，節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)性好；試驗(yàn)研究、數(shù)字模擬及理論分析01500010000500020000荷載/kN0

2

4

6 8

10

12位移/mm試驗(yàn)

有限元02468100500010000150002500020000TZ-6TZ-4TZ-3TZ-5

TZ-2荷載/kN位移/mmTZ-13×1500m三塔斜拉橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼-混組合結(jié)構(gòu)二、高性能鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)寬46m雙向8車道最大水頭38m最大寬度55.47m曲線管節(jié)長度615m最大回淤厚度18m回淤速度>5cm/d深厚淤泥層起伏風(fēng)化巖層廣泛分布020406080100Disp.(mm)0100020003000600050004000Lo

a

d(kN)J4

J12

J13

J16

J17不同縱隔板布置圖fc=40MPa，剪跨區(qū)無縱隔板fc=18MPa，剪跨區(qū)2道10mm縱隔板cf

=18MPa，剪跨區(qū)1道10mm縱隔板f

=18MPa，剪跨區(qū)c2道6mm縱隔板fc=18MPa，剪跨區(qū)1道6mm縱隔板u

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)研究成果填補(bǔ)了國內(nèi)隔倉式鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)研究設(shè)計(jì)的空白標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)斷面鋼殼混凝土沉管隧道結(jié)構(gòu)（深中通道鋼殼沉管隧道）針對深中通道沉管隧道工程面臨高水壓、大斷面、復(fù)雜地質(zhì)條件等因素的挑戰(zhàn)，研究形成了考慮鋼混組合作用的抗彎、抗剪、受壓鋼板穩(wěn)定等系列設(shè)計(jì)方法二、高性能鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)高性能鋼混結(jié)合部（順德大橋）針對順德大橋鋼混結(jié)合部鋼梁格室數(shù)量多，鋼筋密集，混凝土澆筑時(shí)振搗密實(shí)難度大的技術(shù)難題，提出采用超高性能混凝土（UHPC）填充鋼混結(jié)合部，有效減薄了承壓板厚度，連接件抗剪承載力提升近2倍，格室數(shù)量減少40%，大幅提升施工效率后承壓板抗剪件填充UHPC格室數(shù)量/個(gè)鋼箱梁/Mpa結(jié)合部/Mpa主拉應(yīng)力主壓應(yīng)力承壓板開孔板852846.817.082253512837.017.185257結(jié)合部應(yīng)力水平對比結(jié)合部格室數(shù)量優(yōu)化UHPC填充鋼混結(jié)合部共85個(gè)格室原鋼混結(jié)合部設(shè)計(jì)共51個(gè)格室新鋼混結(jié)合部設(shè)計(jì)減少40%二、高性能鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)三、高性能混凝土材料應(yīng)用UHPC加固混凝土墩柱技術(shù)負(fù)彎矩區(qū)混凝土新型抗裂技術(shù)橋梁連續(xù)結(jié)構(gòu)技術(shù)2341

UHPC加固混凝土梁板技術(shù)UHPC加固混凝土梁板技術(shù)（京滬改擴(kuò)建郯城互通空心板橋加固工程）技術(shù)需求：按照現(xiàn)有規(guī)范抗彎、抗剪承載力富余度較小。采用15cm厚C50混凝土加固，抗剪承載力不滿足要求技術(shù)方案：15cmC120UHPC整體化層加固方案UHPC加固方案抗彎、抗剪承載力與普通加固方法的對比加固設(shè)計(jì)方案抗彎承載能力安全系數(shù)抗剪承載能力安全系數(shù)1/2截面1/4截面支點(diǎn)截面10m方案一15cm現(xiàn)澆C50混凝土+10cm瀝青混凝土1.301.860.91方案二15cm現(xiàn)澆UHPC+10cm瀝青混凝土1.311.871.03

（瑞士規(guī)范）1.05（中國規(guī)范）13m方案一15cm現(xiàn)澆C50混凝土+10cm瀝青混凝土1.471.950.88方案二15cm現(xiàn)澆UHPC+10cm瀝青混凝土1.481.961.00（瑞士規(guī)范）1.02（中國規(guī)范）16m方案一15cm現(xiàn)澆C50混凝土+10cm瀝青混凝土1.331.830.90方案二15cm現(xiàn)澆UHPC+10cm瀝青混凝土1.361.861.03（瑞士規(guī)范）1.05（中國規(guī)范）三、高性能混凝土材料應(yīng)用UHPC加固混凝土墩柱技術(shù)（京滬高速萊蕪至臨沂改擴(kuò)建UHPC墩柱加固）技術(shù)需求：滿足承載力要求，耐久性好；加固后經(jīng)濟(jì)美觀加固方案普通混凝土UHPC項(xiàng)目方案一方案二方案三方案介紹墩柱底3m范圍內(nèi)20cmC40混凝土墩柱底3m范圍內(nèi)加固10cm厚UHPC墩柱全長范圍內(nèi)加固10cm厚UHPC結(jié)構(gòu)性能各方案設(shè)計(jì)截面具有相當(dāng)?shù)某休d能力耐久性耐久性一般UHPC具有優(yōu)異的耐久性特點(diǎn)加固層厚，美觀差，經(jīng)濟(jì)性好加固層薄，上細(xì)下粗，美觀一般，經(jīng)濟(jì)性較好加固層薄，有色差美觀較好，經(jīng)濟(jì)性差三、高性能混凝土材料應(yīng)用技術(shù)方案：墩柱底3m范圍內(nèi)10cm厚HPC承載力提升效果有限耐久性差，壽命短；加固層厚，不美觀UHPC墩柱加固承載力提升效果顯著耐久性好，適用于惡劣環(huán)境加固層薄，輕盈美觀普通混凝土墩柱加固-1x1060-5.0x1065.0x1061.0x1071.5x1072.0x1072.5x1073.0x1073.5x107N

(N)1x106

2x106

3x106

4x106

5x106

6x106M

(N*m)方案一方案二、三、不同加固方案承載力驗(yàn)算負(fù)彎矩區(qū)混凝土新型抗裂技術(shù)（太行山高速公路某匝道橋項(xiàng)目）技術(shù)需求：墩頂負(fù)彎矩區(qū)抗裂設(shè)計(jì)難度大，擬不設(shè)預(yù)應(yīng)力。核心技術(shù)：抗拔不抗剪連接件）技術(shù)方案：墩頂附近組合梁部分區(qū)段ECC，且在該區(qū)段內(nèi)采用抗拔不抗剪連接件替代原剪力釘。三、高性能混凝土材料應(yīng)用板—

HP-ECC—C40板1#2#3#現(xiàn)場實(shí)施計(jì)算工況原方案“支座頂升+HP-ECC+抗拔不抗剪連接件”方案“支座頂升+現(xiàn)澆C40混凝土”方案備注成橋階段+2.3/-0.6+1.2/-3.8+1.9/-0.91、Q345強(qiáng)度限值[fd]=270Mpa；2、C40抗壓強(qiáng)度限值[fcd]=18.4MPa承載能力極限階段+9.8/-6.4+5.7/-11.5+8.9/-10.2正常使用極限狀態(tài)短期+6.7/-3.5+3.1/-7.7+5.7/-6.01、C40抗拉強(qiáng)度限值0.7[ftk]=1.68MPa；2、HP-ECC：抗拉強(qiáng)度限值0.7[ftk]=3.08MPa長期+6.1/-2.9+2.9/-7.2+4.9/-5.4結(jié)論短期組合下可以有效降低橋面板負(fù)彎矩區(qū)拉應(yīng)力約54%抗拔不抗剪剪力釘太行山高速某匝道橋橋面板項(xiàng)目傳統(tǒng)抗裂設(shè)計(jì)方法不同方案計(jì)算對比三、高性能混凝土材料應(yīng)用橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)技術(shù)（山東祊河大橋）技術(shù)需求：橋面連接構(gòu)造處受力復(fù)雜，病害嚴(yán)重，壽命短核心技術(shù)：UHPC剛性連接技術(shù)

ECC柔性連接技術(shù)技術(shù)方案：墩頂3.0m范圍10cm的UHPC剛性橋面連續(xù)方案新橋橋面連續(xù)剛性方案不同長度剛性方案計(jì)算不同長度柔性方案計(jì)算現(xiàn)場施工不同方案計(jì)算結(jié)果：采用UHPC剛性連續(xù)方案時(shí)建議橋面連續(xù)長度為3m采用HP-ECC柔性橋面連續(xù)方案時(shí)，建議橋面連續(xù)長度為2m傳統(tǒng)普通混凝土連續(xù)方案預(yù)制混凝土橋面板濕接縫連接技術(shù)新型灌漿套筒+低負(fù)溫灌漿料新型鋼筋連接+UHPC濕接縫技術(shù)123四、裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件連接預(yù)制混凝土橋面板濕接縫連接技術(shù)針對傳統(tǒng)濕接縫寬度大、現(xiàn)場焊接量大、施工要求高的技術(shù)現(xiàn)狀，依托自主研發(fā)超早強(qiáng)低收縮UHPC開展不搭接UHPC環(huán)形鋼筋濕接縫承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)性能研究，形成成套關(guān)鍵技術(shù)。UHPC濕接縫抗裂性高、耐久性強(qiáng)；省去鋼筋綁扎或焊接工作，構(gòu)造簡單，施工高效充分發(fā)揮UHPC強(qiáng)度優(yōu)勢，濕接縫寬度更小。不搭接環(huán)形鋼筋濕接縫設(shè)計(jì)拉壓桿受力模式傳統(tǒng)濕接縫UHPC濕接縫不同濕接縫混凝土受彎損傷對比縱筋：Φ25mm，橫向間距120mm插筋：Φ25mm，縱向間距100mm四、裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件連接預(yù)制混凝土梁、柱構(gòu)件連接技術(shù)傳統(tǒng)鋼筋灌漿套筒連接具有工廠化程度高，施工工序簡單，施工技術(shù)成熟等優(yōu)勢，在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。但是對施工精度要求較高，目前缺少令人信服的灌漿質(zhì)量的檢測技術(shù)。因操作不當(dāng)或工人技術(shù)不成熟導(dǎo)致的灌漿缺陷若得不到及時(shí)評估，會給工程結(jié)構(gòu)帶來一定的安全隱患灌漿套筒連接可能出現(xiàn)的缺陷類型缺陷類型套筒端部缺陷套筒水平缺陷套筒中部缺陷套筒鋼筋偏心缺陷產(chǎn)生原因由于封漿層、灌漿口和出漿口的漏漿造成。套筒端部的膠塞或坐漿層、灌漿、出漿口的封堵松動套筒內(nèi)部空氣無法徹底排出構(gòu)件位置、垂直度和標(biāo)高調(diào)整時(shí)造成缺陷影響1）造成灌漿料無法對鋼筋形成閉合的有效約束；2）端部和中部的灌漿缺陷，減小鋼筋的錨固長度。鄭清林，《灌漿缺陷對套筒連接接頭和構(gòu)件性能影響的研究》，中國建筑科學(xué)研究院，2017四、裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件連接四、裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件連接新型灌漿套筒+低負(fù)溫灌漿料采用低合金無縫鋼管鋸截加工，無需鑄鋼，造價(jià)低無縫鋼管外表面有多道徑向凹槽，與混凝土粘結(jié)力強(qiáng)；內(nèi)表面有圓弧狀凸環(huán)肋，灌漿錨固段抗剪力強(qiáng)低負(fù)溫灌漿料具有抗凍性能好、強(qiáng)度高、微膨脹特點(diǎn)，適用于環(huán)境溫度為-10℃以上的灌漿施工及養(yǎng)護(hù)過程新型灌漿套筒高強(qiáng)負(fù)低溫灌漿料專利名稱：一種鋼筋漿錨對接連接的灌漿變形鋼管套專利號：ZL201310287977.1適用于高寒地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施、裝配式項(xiàng)目冬季施工灌漿接頭型式檢驗(yàn)四、