履行科研承诺，实现桥面终身无需大修

 

　　邵旭东带领团队，用“一个10年”取得了钢桥面病害难题的突破性进展，也致力于用更多的“10年”，不断优化方案，兑现“桥面终身无需大修”的科研承诺。与此同时，他们也从来没有停下科研成果应用推广的脚步，一直在积极探索钢-STC轻型组合桥面结构在各种极端条件下的适用性。

 

　　2017年年底，杭瑞高速岳阳洞庭湖二桥通车运营。该桥为主跨1480m的特大型悬索桥，投资巨大，若运营中钢桥面及其铺装频繁出现病害，不仅带来安全隐患，而且还会造成巨大的社会负面影响。因此，为防患于未然，在大桥专家组的一致推荐下，2016年8月，湖南省交通运输厅批复采用STC轻型组合桥面技术。这是STC轻型组合桥面首次应用在千米级特大跨径钢桁梁悬索桥上，可实现终身无需大修的超长寿命。

 

　　由于岳阳洞庭湖二桥STC的浇筑规模空前，需要有高效、可靠的规模化施工技术作为支撑。对此，邵旭东团队联合施工单位开发了智能化成套施工装备，大幅提高了施工效率。2017年9月1日，岳阳洞庭湖二桥试验段STC施工完成。以中铁大桥设计院徐恭义设计大师为首的专家组对试验段进行验收，一致认为施工设备先进，技术可靠，质量满足设计及规范要求。同年9月16日开始了STC的大规模施工，采用分幅分块交叉作业，全桥共分12块，每次约浇筑5500平方米，6.5万平方米STC历时48天完成全部浇筑。

 

　　浇筑过程中，来自政府部门、设计院、高校、科研单位和施工单位的200多位领导、专家和同行纷纷前往大桥考察，其中包括中国工程院王景全院士、郑皆连院士和陈政清院士，美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士邓文中，交通运输部专家委员会主任、原总工程师周海涛，原总工程师杨盛福等。

 

　　王景全院士认为，“该项目技术是新材料与新结构的高度融合，是解决钢桥面世界性难题的革命性突破”；郑皆连、陈政清两位院士近些年来一直对轻型组合桥面予以深切的关心，已在多个采用STC的桥梁上考察指导，当见到该技术在如此规模的桥梁上成功应用时，深表欣慰；邓文中院士表示，“如果早20年在钢桥上使用这种新材料，我们就可以省下很多钱，而不用去买国外昂贵的材料，我是一个中国人，还是希望用我们自己的东西”；周海涛总工由衷地说，“感谢邵旭东教授的科研团队多年来坚持不懈的努力，为解决我国公路钢桥面疲劳和铺装早期破坏探索出一条新的路径。几年来，洞庭湖二大桥采用STC轻型组合桥面,一直牵挂着我的心，今天看了工程现场以后，心里终于踏实了”；杨盛福总工表示，“20多年来，为解决钢桥面疲劳开裂的难题，我们借鉴了欧美和日本的技术，但效果都不够理想，现在我们有了自主研发的STC技术，通过大幅度提高桥面刚度降低开裂风险，是很好的思路，如果成功，将是一个很大的贡献”。

 

　　除此之外，著名钢结构专家周绪红院士、著名组合结构专家聂建国院士也对STC技术予以高度重视，两位院士多次在全国性的学术会议主旨发言中称赞这一研究成果。

 

　　2018年，邵旭东团队又为武汉某长江大桥钢桥面加固改造提供了核心技术支持。武汉某长江大桥建成于2001年年底，是国家干线公路网中“一纵一横”两条高速公路主干道——京港澳高速公路和沪渝高速公路共用的跨长江特大型高速公路桥梁，也是武汉绕城高速公路的重要节点。由于大桥交通量大、重载车比例高，长期运营中，钢桥面板疲劳开裂严重，钢桥面沥青铺装层破损严重，技术状况评定为“四级”，面临着报废的风险。

 

　　当时，很多桥梁修补单位实地考察以后都认为武汉长江大桥的病害无法“根治”，于是相关单位找到邵旭东团队，希望用他们的原创技术进行修补。邵旭东坦言，这一挑战对当时的他们而言也非常艰难，因为要采用STC技术进行修补，有一个前提，那就是要保证底面的钢板是完好的，钢板要参与受力。然而，大桥的底部钢板已经出现了严重的开裂情况，如果直接应用STC铺装技术或钢筋网支撑，无法达到STC不开裂的要求。

 

　　顶着压力，邵旭东率领团队针对原钢桥面的病害现状，通过大量分析、计算，反复研究、论证，最终研发出了原创性的钢桥面疲劳裂缝无需修复的钢-超高韧性混凝土（STC）轻型组合桥面结构加固技术。与团队先前研发的钢-STC轻型组合桥面结构所不同的是，因大桥钢桥面存在大量疲劳裂缝，钢面板对STC底面失去了保护，因此，需采取特殊措施对STC进一步强化，同时有效阻止原有病害的继续发展。

 

　　采用新方案加固后，计算和试验结果表明：六类典型疲劳细节中的应力幅均明显下降，其中钢面板降幅高达92%，由此可基本消除疲劳裂缝继续萌生及扩展的风险，大大延长钢桥面的使用寿命；STC层按“等强度”原理设计，具有非常高的静力和疲劳抗裂强度，今后只要超载车没把原钢桥面压屈服，STC层就不会开裂；STC层与钢桥面之间连接牢固，经历了两千多万次疲劳循环，界面未出现滑移裂缝。

 

　　目前，在强震区、高寒区、高腐蚀性地区和严重疲劳开裂的钢桥上，相关技术也已打造出多项成功案例。在2010年至2020年的10年间，邵旭东团队发表论文180余篇，出版该领域国内外首部专著《钢-超高性能混凝土轻型组合桥梁结构》等3部著作，获授权国家发明专利20项。其相关成果获高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖一等奖1项、中国公路学会科学技术奖一等奖2项，入选交通运输部“重大科技创新成果库”。邵旭东本人的首发论文位列权威刊物《中国公路学报》“桥梁工程栏目”2008—2017年度高被引论文个人作者第1名，国际首发论文位列ASCEJournalofBridgeEngineering近3年来高被引论文前10名（唯一入围的中国学者论文），他还在第五届国际正交异性钢桥大会（美国）上主旨演讲介绍了该技术，受到了高度评价，研究成果属国际领先水平。

 

　　目前，成果已应用于我国25个省市100多座实桥（竣工50余座），涵盖了梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等各类基本桥型。可以说，这一科研成果为解决钢桥面板易疲劳开裂、沥青铺装极易破损的“世界性难题”找到了根治途径，采用这一先进技术维修后的桥梁在寿命周期内不再需要大修维护，将彻底告别钢桥面屡修屡坏的历史。