桥面铺装实现全寿命周期耐久性保障

  近日，山东省交通科学研究院“季冻区砼桥梁桥面铺装体系耐久性设计与关键技术”科技成果获内蒙古自治区2022年度科学技术进步一等奖。该成果于2022年7月经中国公路学会组织以长安大学校长、中国公路学会副理事长、世界交通运输大会WTC学部委员会主任沙爱民等5位专家组成的专家组评审后，一致认为总体达到国际领先水平。

  “原来在桥梁工程设计与施工中，只重视桥梁本身结构的耐久性设计，而不重视桥面铺装结构的设计与施工，所以导致桥面3-5年内就也许会出现损毁，由此造成的维修成本和资源浪费无法用数字衡量。也就是说，传统桥梁设计将桥面铺装视为附属，只有厚度要求，没考虑铺几层、怎么铺，每一层的厚度与材料、层与层之间的界面如何粘接，防水排水如何设置等技术方面的要求不明确，没形成专门的理论、方法与体系。”该院党委书记、院长，王林谈到该技术探讨研究的初衷时说道。

  “早在十几年前我们就认识到了传统桥面铺装的弊端，并着手从理论、结构、材料到施工工艺等进行攻关研究。经过多年的探索、积累、验证，于2011年首次在青岛胶州湾大桥桥面铺装设计中成功使用了部分新技术成果。该桥通车12年来，桥面从未进行过大修，只是做了简单灌缝和预防性养护，预计20年不大修都没事。”该院检测校准中心主任、正高级工程师付建村说。

  “与青岛胶州湾大桥截然不同的是，乌海黄河特大桥是国道110线海勃湾至麻黄沟段公路的组成部分，是煤炭运输的干线通道，大车多，而且该地区风大，昼夜温差大，冬天特别寒冷，加上该大桥是索拉桥，桥面铺装施工前存在预应力张拉和锚索调整等工艺因素，对桥面铺装的适应性、随从性、平整性和耐久性要求极高，既要考虑自身的品质和耐久，还应该要考虑对桥梁结构的长效防护，所以必须在原有技术的基础上，因地因桥制宜，进行技术再创新，方能确保桥面乃至大桥的常规使用的寿命。”付建村表示。

  针对乌海黄河特大桥地理位置与桥梁结构的特殊性，该院创造性地提出并实施了“多功能层+承重层+磨耗层”“桥面处理+防水体系+多功能层+粘层”和“逐层密水+防排导结合”的长寿命桥面铺装设计理念，建立了基于层间剪切疲劳控制的水泥混凝土桥面铺装设计方法；推荐实施了适应于季冻区重载交通复杂条件，具有高抗冻、抗盐蚀和抗渗性能的耐久性桥面铺装典型结构。提出并应用了宽工作域高劲度沥青结合料的“模量梯级升级+改性”的稳定制备技术；研制了适应不一样桥面铺装层位的密水型宽工作域高模量沥青胶砂以及密水型宽工作域高模量沥青混合料。提出并应用了“高适应性柔性找平+一次挂线滤波+二次挂线调坡”的水泥混凝土桥面三级调平技术；建立了季冻区水泥混凝土沥青铺装层施工工艺、质量控制与检测的新方法；开发了系列测试设备；形成了季冻区水泥混凝土桥沥青铺装层建造成套技术，实现了极端服役环境下桥梁的全寿命周期耐久性保障与延寿。研发了季冻区水泥混凝土桥沥青铺装层服役环境与交通载荷的“云+”智能检/监测系统和数据平台。

  “乌海黄河特大桥于2019年建成通车至今状态良好，铺装结构既硬还韧，零下40摄氏度到零上50摄氏度都能保持良好的工作性能；密实度较传统路面提升10倍以上，抗疲劳指标提升百倍乃至上万倍。同时，我们首次在该桥梁埋设了自主研发的传感器，利用自主开发的‘云+’智能检/监测系统，对桥面使用状况做24小时实时监测，至今已采集数据1000多万组。”该院检测校准中心副高级工程师杨飞说。

  截至目前，“季冻区砼桥梁桥面铺装体系耐久性设计与关键技术”已获授权发明专利6项、实用新型专利12项，取得软件著作权2项；在行业有一定的影响力的期刊上发表学术论文30余篇，出版学术专著2部。研究成果纳入国家、行业和区域标准5项。先后推广应用到内蒙古、山东、吉林等省、自治区的多个桥梁建设工程中，直接经济效益达1.7亿元。

  近日，山东省交通科学研究院“季冻区砼桥梁桥面铺装体系耐久性设计与关键技术”科技成果获内蒙古自治区2022年度科学技术进步一等奖。该成果于2022年7月经中国公路学会组织以长安大学校长、中国公路学会副理事长、世界交通运输大会WTC学部委员会主任沙爱民等5位专家组成的专家组评审后，一致认为总体达到国际领先水平。

  “原来在桥梁工程设计与施工中，只重视桥梁本身结构的耐久性设计，而不重视桥面铺装结构的设计与施工，所以导致桥面3-5年内就也许会出现损毁，由此造成的维修成本和资源浪费无法用数字衡量。也就是说，传统桥梁设计将桥面铺装视为附属，只有厚度要求，没考虑铺几层、怎么铺，每一层的厚度与材料、层与层之间的界面如何粘接，防水排水如何设置等技术方面的要求不明确，没形成专门的理论、方法与体系。”该院党委书记、院长，王林谈到该技术探讨研究的初衷时说道。

  “早在十几年前我们就认识到了传统桥面铺装的弊端，并着手从理论、结构、材料到施工工艺等进行攻关研究。经过多年的探索、积累、验证，于2011年首次在青岛胶州湾大桥桥面铺装设计中成功使用了部分新技术成果。该桥通车12年来，桥面从未进行过大修，只是做了简单灌缝和预防性养护，预计20年不大修都没事。”该院检测校准中心主任、正高级工程师付建村说。

  “与青岛胶州湾大桥截然不同的是，乌海黄河特大桥是国道110线海勃湾至麻黄沟段公路的组成部分，是煤炭运输的干线通道，大车多，而且该地区风大，昼夜温差大，冬天特别寒冷，加上该大桥是索拉桥，桥面铺装施工前存在预应力张拉和锚索调整等工艺因素，对桥面铺装的适应性、随从性、平整性和耐久性要求极高，既要考虑自身的品质和耐久，还应该要考虑对桥梁结构的长效防护，所以必须在原有技术的基础上，因地因桥制宜，进行技术再创新，方能确保桥面乃至大桥的常规使用的寿命。”付建村表示。

  针对乌海黄河特大桥地理位置与桥梁结构的特殊性，该院创造性地提出并实施了“多功能层+承重层+磨耗层”“桥面处理+防水体系+多功能层+粘层”和“逐层密水+防排导结合”的长寿命桥面铺装设计理念，建立了基于层间剪切疲劳控制的水泥混凝土桥面铺装设计方法；推荐实施了适应于季冻区重载交通复杂条件，具有高抗冻、抗盐蚀和抗渗性能的耐久性桥面铺装典型结构。提出并应用了宽工作域高劲度沥青结合料的“模量梯级升级+改性”的稳定制备技术；研制了适应不一样桥面铺装层位的密水型宽工作域高模量沥青胶砂以及密水型宽工作域高模量沥青混合料。提出并应用了“高适应性柔性找平+一次挂线滤波+二次挂线调坡”的水泥混凝土桥面三级调平技术；建立了季冻区水泥混凝土沥青铺装层施工工艺、质量控制与检测的新方法；开发了系列测试设备；形成了季冻区水泥混凝土桥沥青铺装层建造成套技术，实现了极端服役环境下桥梁的全寿命周期耐久性保障与延寿。研发了季冻区水泥混凝土桥沥青铺装层服役环境与交通载荷的“云+”智能检/监测系统和数据平台。

  “乌海黄河特大桥于2019年建成通车至今状态良好，铺装结构既硬还韧，零下40摄氏度到零上50摄氏度都能保持良好的工作性能；密实度较传统路面提升10倍以上，抗疲劳指标提升百倍乃至上万倍。同时，我们首次在该桥梁埋设了自主研发的传感器，利用自主开发的‘云+’智能检/监测系统，对桥面使用状况做24小时实时监测，至今已采集数据1000多万组。”该院检测校准中心副高级工程师杨飞说。

  截至目前，“季冻区砼桥梁桥面铺装体系耐久性设计与关键技术”已获授权发明专利6项、实用新型专利12项，取得软件著作权2项；在行业有一定的影响力的期刊上发表学术论文30余篇，出版学术专著2部。研究成果纳入国家、行业和区域标准5项。先后推广应用到内蒙古、山东、吉林等省、自治区的多个桥梁建设工程中，直接经济效益达1.7亿元。