“我走過(guò)的橋比你走過(guò)的路還多!”
這種話,,估計(jì)只有重慶人能說(shuō)出來(lái),,畢竟,沒(méi)有個(gè)上千上萬(wàn)座橋,,重慶也不敢被稱為“中國(guó)橋都”,。
01
據(jù)統(tǒng)計(jì),,重慶已建成14000多座橋梁和隧道,,包括拱橋,、梁橋、懸索橋和斜拉橋等,;光是主城嘉陵江和長(zhǎng)江上跨江大橋就有33座,。
什么概念呢,?大概就是重慶城區(qū)平均每5公里就有兩座跨江大橋,60%左右的市民每天要經(jīng)過(guò)兩座以上橋梁,。
不過(guò)數(shù)量并不是制勝的唯一法寶,,重慶的橋既可以美如仙境、也可以璀璨絢爛,;既可以干凈清爽,,也可以燈火輝煌。相比千城一面,,在橋的點(diǎn)綴下,,重慶儼然成了一城千面!
想做到這一點(diǎn)也不難,,只需要像重慶一樣成為“世界上最長(zhǎng)的闊度鋼拱橋,,世界上最長(zhǎng)的公路鐵軌兩用的拱橋,世界上第一座斜塔橋……”等17項(xiàng)世界橋梁記錄的保持者,。
當(dāng)然隨著橋梁建造方式的不斷改變,,建造技術(shù)上復(fù)雜的現(xiàn)澆混凝土橋梁變得更加容易,耗時(shí)更少,,建造材料也在不斷與時(shí)俱進(jìn),。塑料和橡膠都是世界上使用極廣泛的材料,現(xiàn)已被廣泛用于橋梁建筑中,。一起看看橋梁建筑中究竟涉及那些橡塑用材,,又運(yùn)用哪些橡塑新技術(shù)吧!
02
橋梁主要由橋跨結(jié)構(gòu),、支座系統(tǒng),、橋墩、橋臺(tái),、墩臺(tái)基礎(chǔ)五大部分,。橡塑就分布在其中,跟著塑塑一起從下往上看,,究竟有哪些橡塑材料參與其中呢,?
最下面的墩臺(tái)基礎(chǔ)主要分為基礎(chǔ)定位放樣、基坑開(kāi)挖,、排水,、基底檢查與處理、澆筑混凝土,、回填等施工工序,。其中基坑積水防護(hù)離不開(kāi)高分子防水卷材和土工合成材料。此外,土工織物也較多運(yùn)用在橋梁邊坡反濾層和高填路基,,能夠有效控制土基側(cè)向位移,,避免水土失穩(wěn)。
中間的橋墩由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的箱梁制成的頂帽和墩身組成,。箱梁分為預(yù)置箱梁和混凝土梁箱,,而預(yù)制梁箱相對(duì)與現(xiàn)澆梁箱相比鋼筋用量少、價(jià)格低,、荷載輕,,采用比重正逐步上升。其中預(yù)置箱梁中為預(yù)防力張拉的塑料波紋管在我國(guó)推廣使用現(xiàn)已17年,,用量極大,。
頂帽上面的橋梁支座作為連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要部件,橋梁支座具有稱重,、傳力,、隔震的功能,也是“穩(wěn)”的關(guān)鍵,。橋梁支座中,,橡膠支座應(yīng)用最廣泛,近年來(lái)隨著高速公路,、鐵路,、橋梁的大規(guī)模建設(shè),橡膠支座用量也在急劇增加,。且針對(duì)年限過(guò)長(zhǎng)支座受力不均的問(wèn)題,,現(xiàn)已出現(xiàn)采用氯丁橡膠制作的可調(diào)高隔震橡膠支座,有望成為公路橋梁支座市場(chǎng)主力軍,。
最上面的橋跨結(jié)構(gòu)包括橋面板,、橋面梁、以及支撐結(jié)構(gòu),。其中涉及到預(yù)制梁箱中的波紋管,,排水系統(tǒng)以及路面反光標(biāo)線中的反射珠、突起標(biāo)志,、交通標(biāo)志,、反眩設(shè)施等塑料制品。
而橋跨兩邊的橋臺(tái),,由臺(tái)帽,、臺(tái)身和基礎(chǔ)組成。為穩(wěn)定橋頭路基通常會(huì)在鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)下鋪設(shè)土工材料,,防止地基中的應(yīng)力和變形,,這對(duì)松軟地基尤為重要。
還有很重要的橋梁伸縮縫,作為連接梁端,、橋臺(tái)之間的連接,伸縮縫在平行,、垂直的兩個(gè)軸線都必須自由伸縮,,牢固可靠。橋梁伸縮縫中多有橡膠條,、泡沫塑料板或合成樹(shù)脂伸縮體,、粘彈性復(fù)合材料等材料,作用于傳力支承體系和位移控制體系統(tǒng),。
在橋梁中離不開(kāi)橡塑,,橋梁保溫、保養(yǎng),、加固也有橡塑材料的參與,。如橋梁養(yǎng)護(hù)需要灌縫膠,橋梁現(xiàn)澆保溫需要塑料薄膜立柱包裹,,橋梁加固則多采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料加固法實(shí)現(xiàn)共同變形受力,,從而提高結(jié)構(gòu)承載能力。
隨著工程塑料,、特種工程塑料,,特別是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、聚合物合金,、功能母料,、超細(xì)纖維聚氨酯合成革及水性聚氨酯樹(shù)脂等的不斷發(fā)展,高分子材料和橡膠制品在橋梁中的應(yīng)用正在逐步擴(kuò)大,,甚至3D打印技術(shù)發(fā)展下全塑料橋梁也有了新的發(fā)展,。
03
橡塑在橋梁中應(yīng)用范圍,,逐漸從周邊、重要部件,、加固向構(gòu)架,、整體材料擴(kuò)張。其中FRP表現(xiàn)最為明顯,,它不僅可加固補(bǔ)強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu),,還可制成筋材、索材和網(wǎng)格材,,直接代替鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋,。與傳統(tǒng)材料組合既可保護(hù)內(nèi)部混凝土和鋼筋,又可受力,還能作為模板,。在輕質(zhì)橋梁和橋面板中也可收獲很好的效果,。
20世紀(jì)80年代,由23條碳和玻璃纖維織物的拱形結(jié)構(gòu)組成的美國(guó)尼爾橋,。證明了復(fù)合材料與傳統(tǒng)混凝土結(jié)合的可行性,,促使纖維強(qiáng)化塑料開(kāi)始應(yīng)用于橋梁工程中,并作為鋼筋,、預(yù)設(shè)力鋼材的替代品加以研究,。
2008年,世界首座沒(méi)有一根鋼條的“塑料公路大橋”建造于美國(guó)的佛羅里達(dá)州,。全橋運(yùn)用塑料支撐并帶有光纖感應(yīng)器,,防銹耐用。截止目前全世界已建成近100座FRP輕質(zhì)橋梁,,我國(guó)也有幾座實(shí)驗(yàn)性橋梁,,未來(lái)市場(chǎng)廣闊。且我國(guó)在一些港口,、橋梁中已開(kāi)始應(yīng)用FRP橋面板,,但絕大多數(shù)為進(jìn)口產(chǎn)品或國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,供需缺口相對(duì)較大,。
如今纖維增強(qiáng)塑料與3D打印技術(shù)的碰撞,,讓3D高分子材料橋成為現(xiàn)實(shí),并正在逐步由景觀橋梁向河道安裝實(shí)際使用發(fā)展,。相信未來(lái)塑料復(fù)合材料在橋梁中能夠取得更大的突破,,實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的大規(guī)模應(yīng)用。