12月1日,教育部科技发展中心发布了《2017年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)授奖项目公告》(图1),由我校土木院邵旭东教授领衔的原创项目“正交异性轻型组合桥面新体系”荣获技术发明一等奖。

 

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图1  邵旭东教授团队原创项目荣获教育部技术发明一等奖

 

高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)分设自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖和青年科学奖,其中技术发明奖授予在运用科学技术知识做出产品、工艺、材料及其系统等重要技术发明的个人和单位。“正交异性轻型组合桥面新体系项目在攻克钢桥面病害难题方面取得突破性进展,获得系列重要技术发明并转化应用且应用效果突出,这也是该项目获奖的主要原因。

 

正交异性钢桥面是钢桥的重要组成部分,由于直接承受车轮碾压,钢桥面疲劳开裂和铺装层早期破损这两大病害难题频繁出现,长期得不到解决,属世界性难题,给国家造成巨大损失,成为钢桥发展的拦路虎。

 

桥梁技术的重大变革还得依赖于材料的突破。1993年起(图2),项目组开始对超高性能混凝土UHPC持续深入研究,取得大量成果。2010年,首次将UHPC用于强化钢桥面,发明了钢-超高韧性混凝土轻型组合桥面结构,发明了钢桥面专用的超高韧性混凝土STC,其抗裂强度达42.7MPa,后期收缩仅为30-60με,STC弯拉及与钢面板的结合面均经历了6000万次疲劳循环试验的考验,满足了钢桥面高拉应力的严酷要求。发明了矮剪力键,提出了计算方法,解决了常规剪力键在薄层STC中难以适用的问题;发明了多种STC强化接缝;发明了适用于STC局部破损的拆除工艺和修补强化接缝。编制了技术标准,研发了规模化施工装备,研究成果获批12项国家发明专利,全部转化应用。


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图2 团队发表于《混凝土》杂志1993年第3期的UHPC论文

 

        与常规沥青铺装+钢桥面体系相比,轻型组合桥面结构提高钢桥面局部刚度超30倍,降低车载作用下钢桥面应力达50%,基本消除了钢桥面的疲劳开裂风险,且今后钢桥面铺装的难题不复存在。2011年底,该技术首次应用于广东肇庆马房大桥第11跨,经过重载交通、夏季高温的双重考验,STC在同期施工的五种铺装方案中脱颖而出,成为该桥至今唯一不开裂的方案(图3)。


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图3. 马房桥上同时施工的两种桥面对比(摄于2017.12)

 

        目前该技术已推广应用到广东、北京、天津、湖南、浙江、贵州等地的17座实桥中,涵盖了梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等各类桥型,其中包括主跨1480m的湖南岳阳洞庭湖二桥等国家重大工程。经专家鉴定,该技术已达到国际领先水平。

 

        该项目获此荣誉,离不开团队二十多年来的不懈努力,更离不开同仁的支持。邵旭东教授表示,在今后的推广应用中,团队将牢记STC桥面“终身无需大修”的承诺,继续严控质量,在“根治钢桥面病害”领域为国家作出贡献。