“桥隧发展科学技术创新大会”是由《桥梁》杂志社主办的年度行业盛会，旨在为相关从业人员搭建一个传播理念、探讨技术、弘扬文化的交流平台。作为大会品牌活动，“桥隧技术及产品创新大赛”已成功举办九届，累计展示千余项创新成果，已成为行业内的标杆赛事。
为了更好地推广大赛成果，《桥梁》杂志推出“创新进行时”栏目，栏目将持续更新往届创新大赛参赛成果，旨在为创新公司可以提供一个展示的平台。希望“创新进行时”栏目能获得大家的关注，也欢迎各相关单位踊跃申报第十届桥隧技术及产品创新大赛。
今天为大家带来的是第九届桥隧技术及产品创新大赛“组委会特别推荐奖”的成果“超高性能混凝土栈桥板：革新传统建材、开启桥梁工程新纪元”。
随着城市化进程的持续推进以及基础设施建设项目的大量开展，栈桥板在施工栈桥领域发挥着及其重要的作用。按材料分类，常用栈桥板有混凝土栈桥板和钢栈桥板。虽然，当前应用的混凝土栈桥板和钢栈桥板在某些特定的程度上满足工程需求，但在实际使用中暴露出诸多不足。大多数表现在以下几方面：
传统混凝土栈桥板普遍采用C50-C60普通混凝土，其抗压强度仅为30~50MPa，抗拉强度不足5MPa，脆性显著，在长期承受施工车辆、设备等重载和温度作用下，极易产生裂缝。裂缝不仅有损外观，更严重削弱其承载能力。一旦裂缝形成，外界的水分、侵蚀性介质（如氯离子）会顺着裂缝渗入，加速钢筋的锈蚀。相关实验多个方面数据显示，当混凝土内部钢筋锈蚀率达到10%时，其承载能力变弱约20%，与此同时，混凝土保护层剥落，极大缩短栈桥板的常规使用的寿命。此外，其容重高2400kg/m³左右，导致运输与安装成本增加30%以上，且对下部结构承载能力提出更高要求。
钢栈桥板虽具有轻量化（容重约7850kg/m³）与高延展性优势，但在潮湿、盐雾环境中腐蚀速率可达0.1~0.2mm/年，需每2年进行防腐蚀涂层维护，全生命周期维护成本占总投资的40%以上。例如，某沿海港口钢栈桥因氯盐侵蚀，使用10年后承载能力变弱45%，被迫提前更换。此外，相比混凝土结构，相同跨度和荷载作用下，钢栈桥板的变形量是混凝土栈桥板的1.5~2倍，这在某种程度上预示着在承受施工车辆等荷载时，钢栈桥板会产生较大的变形，影响车辆行驶的舒适性和安全性；并且，较大的变形可能会引起栈桥板连接部位松动，逐步降低结构的整体稳定性。
混凝土栈桥板和钢栈桥板均存在安装效率问题。对于混凝土栈桥板，在安装过程中，由于其尺寸和重量较大，需要大型起重设备做吊运安装。起重设备的调运、组装和操作要专业人员，且设备租赁成本高。同时，在安装过程中，栈桥板之间的连接也较为复杂，工作耗时较长，导致整个栈桥的安装效率低下。对于钢栈桥板，虽然单个构件相对混凝土栈桥板较轻，但构件数量多，安装过程中需要逐一进行拼接和固定。而且，为保证结构的整体性，连接部位的螺栓紧固或焊接工作都需要花费大量时间，导致安装效率也难以大幅提升。此外，钢栈桥板安装对场地条件要求较高，需要较为平整坚实的场地进行构件的堆放和组装，在一些地形复杂的施工场地，安装难度和时间会进一步增加。
初始投资：从材料成本来看，普通混凝土栈桥板材料本身价格相对较低，但由于其耐久性不足，在设计使用寿命内可能需要多次维修和更换，总体成本较高。而且，为了保证在施工期间的结构安全，往往需要增加钢筋用量和混凝土厚度，这也增加了材料成本。施工成本方面，复杂的施工工艺和较长的施工周期导致人工成本、设备租赁成本等增加。
维护：普通混凝土栈桥板容易出现裂缝、钢筋锈蚀等病害，需要定期进行检查、维修和养护。维修工作包括裂缝修补、钢筋防锈处理、混凝土表面防护等，这些工作不仅需要投入大量的人力、物力，而且在维修期间可能需要中断栈桥的使用，影响施工进度，间接造成经济损失。
初始投资：钢材价格相对较高，使得钢栈桥板的材料成本比混凝土栈桥板要高。以当前市场价格为例，钢材价格约为普通混凝土材料价格的3~5倍。而且，钢栈桥板的加工制作需要专业设备和工艺，进一步增加了成本。在安装过程中，由于对安装精度和专业技术人员要求高，人工成本和设备租赁成本也较高。此外，为了保证钢栈桥板的耐久性，需要进行防腐处理，这也增加了额外的成本投入。
维护：钢栈桥板需要定期进行防腐维护，包括表面除锈、重新涂装等工作。防腐维护工作需要专业设备和材料，成本较高。而且，随着使用年限的增加，钢材的锈蚀情况可能会逐渐加重，维护频率和成本也会相应提高。
传统材料的生产与维护过程产生显著环境负担：每立方米普通混凝土排放约300kgCO₂，而钢材生产的碳排放强度高达1.85tCO₂/t。
噪音污染：钢栈桥板安装过程中，钢材的吊运、拼接以及螺栓紧固等操作会产生较大噪音，可达70~90dB。而且，在使用过程中，车辆行驶在钢栈桥板上会产生较大的噪音和振动，对周边环境影响较大。
超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,UHPC）系指抗压强度在120MPa以上，具有超高韧性、超强耐久性的水泥基复合材料。它是一种革命性的新型水泥基复合材料，基于颗粒最紧密堆积理论，实现了超凡的机械性能与耐久性能，在工程建设中具有巨大的潜力与价值。随着“西部大开发”与“一带一路”等重大国家战略的推进，针对目前传统栈桥板存在的痛点和行业面临的挑战，充分发挥超高性能混凝土的优异性能，将超高性能混凝土应用于栈桥板，开发一种超高性能混凝土新型栈桥板为大势所趋。
超高性能混凝土栈桥板采用理论分析、试验研究与数值计算三者相结合的技术手段，从材料层次、构件层次及结构层次逐步深入，力求获取性能优异的新型栈桥板。其研发思路详见图1。根据不同的应用场景需求，超高性能混凝土栈桥板截面形式、配筋等设计优化，动态设计与调整超高性能混凝土配合比，超高性能混凝土性能验证，超高性能混凝土栈桥板性能评估与应用等。
图2为某应用场景下设计优化后的超高性能混凝土栈桥板，板厚仅为100mm且空心率18%左右，拟通过模拟实际车辆荷载情况条件研究该板的承载能力，为此进行了2种工况下静力加载试验。对比设计要求和试验结果，UHPC栈桥板展现出优异的性能。
图3为超高性能混凝土栈桥板的有限元分析模型和分析结果节选。基于静力加载试验获得数据，建立UHPC栈桥板有限元分析模型，并验证该有限元分析模型的准确性；同时，基于验证的有限元模型对静力加载试验进行补充和扩展，辅助结构设计和优化。
有限元分析和静力加载试验协同作用，结合相关标准和要求，对UHPC栈桥板的设计、优化方案可以进行快速评估。
图4为应用于某场景下成型的超高性能混凝土栈桥板实物图。板整体轻质，吊装运输便利。
1.材料性能突破：从“普通”到“超高性能”，以“密实堆积理论”为核心，实现性能跃升；
2.结构设计：轻量化与模块化，即截面优化与空心预制技术，降低单块板重量、提升吊装效率；模块化设计支持快速拼装，缩短施工工期；
3.工艺突破：自密实浇筑与绿色化，形成均匀密实的结构整体，废弃物资源化（以工业废渣（如矿粉、粉煤灰等）取代部分水泥），减少碳排放。
超高性能混凝土栈桥板是一种采用创新结构设计及全新成型工艺、基于超高性能混凝土制作而成的轻型预制板件。
·承载能力满足CJJ11-2019《城市桥梁设计规范》、JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》、JTG 3362-2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求；
板正面采用吊装与安装固定孔一孔多用技术，侧面使用不锈钢预埋件与滑槽结构设计连接，其拆装仅需桥面作业，避免穿梁越柱，减少施工安全风险，同时减少传统焊疤锈蚀风险，提升整体美观性。通过巧妙的设计，相比传统栈桥板安装，预估可减少施工时间20%～30%。
超高性能混凝土栈桥板凭借其卓越的耐久性，显著延长了使用寿命，维护成本低，从而大幅降低企业综合运营成本，减少大规模更换次数、提高周转利用率，投资回报率大幅度的提高。同时，超高性能混凝土栈桥板的预制化生产与快速安装工艺，极大地提高了施工效率，节省实施工程的成本。
通过优化结构和提升材料性能，超高性能混凝土栈桥板在保证承载能力的前提下实现了轻量化。与普通混凝土栈桥板和钢栈桥板相比，较大程度地减轻自重。这使得在运输过程中，可使用较小吨位的运输车辆，降低了运输成本。
此外，超高性能混凝土栈桥板采用标准化尺寸设计，便于在运送过程中合理装载和固定。标准化尺寸使得栈桥板能够整齐排列在运输车辆上，提高了车辆的装载效率，减少了运输空间的浪费。
超高性能混凝土栈桥板具备优秀能力的耐久性，能够在自然环境中长时间存储而不发生性能劣化。其抗渗性、抗侵蚀性和抗裂性能使其在存储期间不受外界外因（如雨水侵蚀、阳光暴晒）的影响。
超高性能混凝土栈桥板采用独特的结构设计，具有更加好的吸音和隔音性能，车辆与路面的交互反馈良好、大大降低通行噪音，对城市环境更加友好。
超高性能混凝土栈桥板以“高强、轻质、耐久、智能”为核心，通过材料-结构-工艺三重创新，实现了力学性能、耐久性和经济性的全面突破。随着标准体系完善与智能技术融合，超高性能混凝土栈桥板以技术优势筑牢安全底线，以经济优势优化资源配置，以绿色属性响应国家战略，成为交通、港口、市政等领域的必然选择。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
李月汝上场20分后又低迷：4中1仅3分末节被弃 飞翼丢绝杀15战12败
继ColorOS后，vivo宣布铁路12306随OriginOS 5本月更新“上岛”
送2000份玄戒O1旗舰处理器纪念版！雷军：14年前的今天 小米手机诞生了
《编码物候》展览开幕 北京时代美术馆以科学艺术解读数字与生物交织的宇宙节律
