高强轻骨料混凝土在桥梁工程中的应用及发展

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1、高强轻骨料混凝土在桥梁工程中的应用及发展孙海林丁建彤叶列平(清华大学土木工程系，北京，100084）摘要：本文介绍了高强轻骨料混凝土在桥梁工程中的应用概况，分析了高强轻骨料混凝土的优点，讨论了这种材料应用于桥梁工程中应解决的关键问题，展望了高强轻骨料混凝土桥梁工程的发展前景。关键词：高强轻骨料混凝土；桥梁工程；弹性模量；泵送；收缩；徐变一．高强轻骨料混凝土的概念用轻粗骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和水、必要时加入化学外加剂配制而成的、干表观3密度不大于1950kg/m的混凝土，称为轻骨料混凝土。轻骨料可以使用天然轻骨料（如

2、浮石、凝灰岩等）、工业废料轻骨料（如炉渣、自燃煤矸石等）、人造轻骨料（页岩陶粒、粘土陶粒、粉煤灰陶粒、膨胀珍珠岩等）等，但由于天然轻骨料、工业废料轻骨料的性能指标不易控制，所以在结构用轻骨料混凝土中常用人造轻骨料。一般强度等级为CL40以上的结构用轻骨料混凝土，就认为是高强轻骨料混凝土。高强轻骨料混凝土与同样强度的普通混凝土相比，自重可以减轻20%以上，故适用于恒载占有较大比例的工程结构，如大跨径桥梁和大跨度空间结构，尤其适合于在软土地基、地震区或碱骨料反应多发区建造大跨径桥梁。二．在桥梁工程中的应用概况发达国家在高强轻

3、骨料混凝土的应用上已取得了丰富的成就和经验。美国已经用轻骨料混凝土修建了几百座桥梁。根据美国“轻骨料混凝土桥梁设计标准(August1985)”的调查报告，其中的250座桥梁，约有55%在钢上部结构上有轻骨料混凝土的路面，其余桥梁整个上部结构都用轻骨料混凝土。到现在为止用的最多的是长跨桁架桥和钢板梁上轻骨料混凝土路面。轻骨料混凝土桥面也用于钢系杆拱、箱形大梁、悬索桥及型钢桥。使用轻骨料混凝土作为主要上部结构材料的混凝土桥包括板、工字大梁、弓形混凝土箱形梁等。美国修建的部[1]分轻骨料桥梁参见表1。挪威是世界上高强轻骨料混

4、凝土应用最先进的国家之一，强度应用范围己高达55～74MPa。自1987年以来，挪威已经用高强轻骨料混凝土建造了11座桥梁。其中1998年建成的2座悬臂桥在当时是世界上跨度最长的2座悬臂桥，主跨分别为301ｍ和298ｍ。美国、挪威等国家修建的部分高强轻骨料桥梁参见表1。图1和图2分别是挪威的Stolma桥和美国的Coronado桥。法国在一些大桥中使用了轻骨料混凝土，例如，Ottmarsheim桥在172m主跨中间100m使用轻骨料混凝土；Trichetin桥，在主跨中间部分使用轻混凝土。德国从1967年以来使用轻骨料混

5、凝土，例如，Osnabrulck的85m箱梁悬臂桥，1979年建造的科隆跨越莱因河的主跨185m的弓形箱梁桥（其主跨中间62m使用轻混凝土）。欧洲其它国家也不同程度地在桥梁工[2]程中使用高强轻骨料混凝土。美国正在修建的由林同炎国际有限公司等设计的Benicia-Martinez桥，是一座高强轻骨料混凝土桥梁，为五车道悬臂梁结构，桥长2176m，最大跨度200m（典型跨度161m）。挪威正在修建的Sundøy桥也是一座高强轻骨料混凝土桥梁，总长度538m，主跨298m，其中央224m现浇连续后张预应力箱梁为泵送CL60，

6、其余上部结构为C65。1[3][4]表1国外高强轻骨料混凝土修建的部分桥梁混凝土强竣工时跨度总长度名称地点度等级或备注间(m)(m)强度世界最长悬臂桥。主跨中央184m连Stolma挪威199894+301+72467CL60续后张预应力箱梁为CL60。其余上部结构为C65世界第二长悬臂桥。主跨中央224m86+202+29Raftsundet挪威1998711CL60现浇连续后张预应力箱梁为泵送8+125CL60，其余上部结构为C65世界上第三长的悬臂桥，主跨泵送Rugsund挪威2000190主跨302CL60CL6

7、0，边跨和配重C55。ChowanRiver美国200070主跨290031MPa其中1432m为轻骨料混凝土HeartofAmerica美国1985134Napa美国1977典型跨度7668031MPa结构轻骨料混凝土箱梁Coronado美国1969463407该桥在2001年由于高速公路拓宽而SilverCreek美国19683058被拆除。所用LWAC在使用33年后基本无劣化。1991年时检查，LWAC桥面板工况SabestianInlet美国196455良好AmericanRiver美国199910069034M

8、Pa预应力箱梁Nordhordaland挪威1994163主跨1246CL55斜拉桥主跨和浮桥CL55主跨中央146m预应力箱梁为Støvset挪威1993220+2x100420CL55CL55，其余上部结构为C45Sund挪威19928x40320CL55全部上部结构CL55主跨全跨以及两个边跨的62.5m预Bo