上期回顾

上一期已经介绍：截止到2016年底，世界各国已有超过150座桥梁采用UHPC作为主体结构的材料。其中有93座（87座为公路桥，6座为人行桥）位于马来西亚，占全球已建UHPC桥梁的50%以上。

1 UHPC应用概况

自2010年，马来西亚建成第一座UHPC桥Kampung Linsum桥以后，UHPC桥梁在马来西亚迅速推广，并取得了举世瞩目的成就。图1和图2分别给出了2010年以来马来西亚UHPC桥梁建成通车的座数和面积变化图。

在马来西亚已建成的93座UHPC桥梁中，主要包括四类UHPC主梁结构，如图3所示，即全UHPC T梁（类型1）、UHPC-RC组合梁（包括闭口截面和开截面两类UHPC-RC组合梁，分别对应类型2A和类型2B）、全UHPC箱梁（类型3）、全UHPC 下承式槽形梁（类型4）。
由图1和图2可以看出，经过2010~2013四年左右的时间，UHPC桥梁在马来西亚逐渐得到认可，进而得到迅速推广，到2016年底建成93座UHPC桥梁。预计到2017年底，马来西亚将建成约113座UHPC桥梁，累计应用面积将突破80000m²，几乎是2010~2016七年应用面积的两倍。

图3  马来西亚四类UHPC主梁结构

这四类UHPC主梁结构在马来西亚UHPC桥梁中各自所占的比例如图4所示，可以看出UHPC-RC组合梁所占的比例最高，高达72%，其次为全UHPC T梁，比例为23%。

图4  马来西亚四类UHPC主梁结构比例

UHPC-RC组合梁下缘受拉区采用UHPC U形或I形梁，上缘受压区采用现浇RC桥面板，可以充分发挥材料的性能并可充分节省上部结构造价，因而UHPC-RC组合梁在马来西亚UHPC桥梁中应用比例最高。而全UHPC T梁由于上部结构自重大大减轻，方便运输和吊装也得到了较为广泛的应用。

此外，由于节段式梁具有方便运输和吊装的优点，马来西亚已建成的UHPC

桥梁中以节段式为主，比例达到68%，如图5所示；而整体式梁比例仅约32%，主要适用于跨径较小的UHPC桥梁。

2 UHPC桥梁关键技术指标

表1给出了马来西亚部分UHPC桥梁的关键技术指标表。

主梁类型	年份	桥名	跨径布置（m）	桥长（m）	桥宽（m）	荷载类型	高跨比	腹板厚度（mm）	顶板厚度（mm）	上部结构自重(kg/㎡)	预应力筋重(kg/㎡)
类型1	2011	Ulu Geroh 桥	1×25	25	3.5	HA+30单位HB	18.9	100	125-150	571	16
类型2	2012	Ulu Kinta 桥	1×32	32	3.5	HA+30单位HB	24.2	100	125-150	571	19.8
类型3	2012	Ulu Chemor 桥	1×30	30	3.5	HA+30单位HB	22.6	100	125-150	571	19.8
类型4	2013	Kg. Banjar 桥	1×12	12	11.9	HA+45单位HB	13.7	100	100-125	558	9
类型5	2013	Sungai Nerok 桥	3×30	90	15	HA+45单位HB	22.6	100	125-150	667	17.2
类型6	2014	Sg Bukit Berapit 桥	1×16	16	14	HA+45单位HB	18.3	100	100-125	534	13
类型2A	2010	Kg. Linsum 桥	1×50	50	4.8	HA+30单位HB	25.6	150	200(RC)	948	27.8
类型2A	2013	Titi 桥	1×50	50	11.9	HA+45单位HB	25.6	150	200(RC)	1045	32.8
类型2A	2013	Kg. Bermin 桥	1×42	42	3.5	HA+30单位HB	21.5	150	200(RC)	1119	26.9
类型2A	2013	Rantau-Siliau 桥	1×52	52	18.3	HA+30单位HB	26.7	150	200(RC)	1091	35.5
类型2A	2014	Kg. Baharu-Kg. Teluk 桥	10×42	420	13.9	HA+30单位HB	18.3	125	300(RC)	1052	18.7
类型2A	2014	Kg. Merdeka 桥	1×58	58	5	HA+30单位HB	26.4	125	200(RC)	926	39.4
类型2A	2015	Sungai Bertam MDCH1桥	1×30	30	10.5	HA+30单位HB	20.7	100	200(RC)	890	26.9
类型2B	2012	Westport 桥	6×13	78	22.5,42	特种荷载(车辆最重3000t)	10	175	250-350(RC)	1243	14.1
类型2B	2014	Sungai Ranting 桥	1×22	22	11.5	HA+45单位HB	25.9	100	200(RC)	733	15.6
类型2B	2014	Bukit Merah Dam 桥	6×9	54	9.5	HA+45单位HB	10.6	100	200(RC)	711	8.5
类型2B	2015	Parit Sadang 桥	1×18	18	6	HA+30单位HB	21.2	100	200(RC)	723	13.4
类型2B	2015	Parit Senin 桥	1×15	15	6	HA+30单位HB	17.6	100	200(RC)	723	11.9
类型3	2015	Batu 6 桥	1×100	100	5	HA+30单位HB+5kPa人群	25	150	150	1400	72
类型4	2014	Sungai Bertam JK1桥	1×30	30	5.5	HA+30单位HB	20	200	150	700	16.7

备注：HA和HB分别为英国规范车道荷载和车辆荷载。其中HA荷载是一个均布荷载加集中荷载，HB荷载为车辆荷载，一个单位HB荷载为10kN，30(45)单位HB荷载单轴重量为300(450)kN，车辆重量为1200(1800)kN，其余具体规定可参见英国规范BD 37/01(2001) 。

对于主梁类型1，即全UHPC T梁，跨径范围12~32m，高跨比在1/13~1/25，腹板厚度10cm左右，T梁上翼缘厚度10~15cm，上部结构每平米自重约530~680 kg/m²，预应力筋每平米自重10~20 kg/m²；

对于主梁类型2A，即闭口截面UHPC-RC组合梁，跨径范围30~60m，高跨比在1/18~1/27，腹板厚度12.5~15cm，现浇RC桥面板厚度一般取20cm，上部结构每平米自重约900~1100 kg/m²，预应力筋每平米自重20~40 kg/m²；

对于主梁类型2B，即开口截面UHPC-RC组合梁，跨径范围8~25m，高跨比在1/10~1/25，腹板厚度10cm左右，现浇RC桥面板厚度一般取20cm，上部结构每平米自重约700 kg/m²，预应力筋每平米自重10~15 kg/m²。

3 四类典型主梁结构

下面就四类UHPC主梁结构选取典型的桥梁进行详细介绍。

类型1：全UHPC T梁

—— 3×30m Sungai Nerok 桥

Sungai Nerok 桥是一座3×30m的先简支后连续的UHPC T梁桥，如图6所示，桥长90m，桥宽15m，横向由10片UHPC T梁组成，T梁梁高为1.325m，高跨比1/22.6，中心间距为1.5m，标准断面如图7所示，上翼缘板宽1.2m，上翼缘板厚12.5cm~15.0cm，腹板厚10cm，未配置抗剪箍筋，下翼缘板宽0.4m，T梁断面大样如图8所示。T梁上翼缘配置4Φ^S15.24体内束，下翼缘配置19Φ^S15.24体内束，体内束采用标准强度f_pk=1860MPa的高强度低松弛钢绞线，张拉控制应力0.75f_pk。单片T梁预制长度为15m，在工厂通过预应力张拉形成30m T梁，运送至现场吊装就位后浇筑UHPC翼缘湿接缝和梁端C40横梁。单片30m T梁吊装重量29 t。

—— 10×42m Kg Babaru-Kg Teluk桥 类型2A：闭口截面UHPC-RC组合梁

Kg Babaru-Kg Teluk (KB-KT) 桥是目前世界上最长的多跨UHPC连续梁公路桥，如图9所示。

图9  KB-KT桥

KB-KT桥为10跨42m的UHPC-RC组合连续梁，桥长420m，桥宽13.9m，UHPC-RC组合梁高2.3m，高跨比1/18.3，下缘为预制U形 UHPC梁，高度为2.0m，顶宽3.0m，底宽1.4m，底板厚20 cm，腹板厚12.5cm，腹板未配置抗剪箍筋。桥面板厚30cm，为现浇普通混凝土板。标准断面图如图10所示。

图10  KB-KT桥标准断面图（单位：mm）

全桥共计20片预制U形UHPC梁，单片UHPC梁吊装重量为95 t，预制长度41.5m，分为6个节段，标准节段（4个）长度为8m，锚固节段（2个）长度4.75m。预制U形UHPC主梁采用短线预制，长线拼装方法施工，主梁节段在工厂预制，然后运至现场吊装，最后现浇普通混凝土桥面板，施工过程如图11所示。

图11  KB-KT桥施工过程

类型2B：开口截面UHPC-RC组合梁

—— 6×13mWestport 桥

Westport 桥是一座6×13m的先简支后连续的UHPC-RC组合梁，如图12所示。桥长78m，其中前面5跨（5×13m=65m）桥宽为22.5m，最后1跨（1×13m=13m）桥宽40.5m。

图12  Westport 桥

原方案为梁高为1.4 m的预应力普通混凝土T梁加平均厚度为30cm的现浇混凝土板方案，在满足超重车荷载（总荷载达3000 t）要求的情况下，主梁净空仅剩0.6m，而设计净空需1.0m，难以满足设计要求。为此，采用了UHPC-RC组合梁方案以期减小主梁高度，如图13所示，UHPC-RC组合梁方案中，下缘为T形预应力UHPC梁，结构高度为1.0m，上缘为现浇普通混凝土板，平均厚度为30cm。T形UHPC梁中心间距为1.5m，22.5m桥宽断面横向由15片T形梁组成，40.5m桥宽断面横向由27片T形梁组成，T形梁腹板厚度为17.5cm，未配置抗剪箍筋。

图13  Westport 桥UHPC方案与普通混凝土方案对比

（单位：mm）

T梁为先张法预应力构件，上翼缘配置6Φ^S15.24钢绞线，下翼缘配置18Φ^S15.24钢绞线，采用标准强度f_pk=1860MPa的高强度低松弛钢绞线，张拉控制应力0.75f_pk。单片T梁预制长度为12.1m，吊装重量约10t，运送至现场吊装就位后浇筑现浇混凝土桥面板和端横梁。

类型3：全UHPC箱梁

—— 单跨100m Batu6桥

  2015年建成通车的Batu6 桥是目前世界上单跨最大的全预制拼装UHPC箱形梁公路桥，如图14所示，并获得了美国预制、预应力混凝土协会2016年Best International Transportation Structure奖（图15）。

图14  Batu6 桥

图15  美国PCI 2016 Best International Transportation Structure奖

Batu6桥单跨100m，桥宽5m，梁高4m，高跨比1/25，顶板厚15cm，底板厚25cm，腹板厚15cm，如图16所示。为便于布置体内束和充分保证腹板与顶板的连接，腹板在于顶板相接处加厚至35.5cm。此外，为便于布置腹板和底板剪力键，腹板和底板在接缝附近局部加厚，形成横隔板构造，如图17所示。全桥分为40个节段，标准节段长2.5m，主梁采用短线预制，长线拼装方法施工，主梁节段在工厂预制，然后运至现场吊装。全桥UHPC主梁重670 t，其中标准节段中16.5t。全桥仅设置纵向体内、体外预应力，预应力束分两阶段张拉，第一阶段张拉：顶板束2束7Φ^S15.24体内预应力，底板束6束37Φ^S15.24体内预应力。此外在S1~S4和S37~S40节段顶板翼缘上布置4束4Φ^S15.24体内束以确保上翼缘不出现拉应力。第二阶段张拉3束19Φ^S15.24体外束。

图16  Batu 6桥设计要点

图17  Batu6 桥横隔板构造

UHPC箱梁分两次浇筑，先浇筑腹板和底板，再浇筑顶板，如图18（a）。所有节段90℃蒸汽养护48小时。蒸汽养护完成后，节段外表面涂上一层聚氨酯涂层，并运输至现场指定位置堆放，如图18（b）和图18（c）所示。

图 18 Batu 6桥主梁工厂制造及运输

图19给出了Batu6桥预制主梁施工过程照片。其中全桥40个节段在15天内吊装完成（其中包含两天休息，一天下雨，实际工作日仅12天），吊装施工最快时一天可吊装5个节段。

图19  Batu6桥施工过程

类型4：全UHPC 下承式槽形梁

—— 单跨30m Sungai Bertam JK1 桥

Sungai Bertam JK1 桥是一座单跨30m UHPC下承式槽形简支梁桥，如图20所示。桥长30m，桥宽5.5m，槽形梁结构高度为1.5m，高跨比1/20，底板厚度15cm，腹板厚度20cm，未配置抗剪箍筋。标准断面如图21所示。槽形梁上翼缘配置2束4Φ^S15.24体内束，下翼缘配置2束27Φ^S15.24和6束4Φ^S15.24体内束，预应力筋采用标准抗拉强度f_pk=1860MPa的低松弛预应力钢绞线，张拉控制应力为0.75f_pk。下承式UHPC 槽型梁适应于对净空限制非常严格的情况

图21  Sungai Bertam JK1 桥标准断面图（单位：mm）

Sungai Bertam JK1 桥由10个节段组成，8个标准节段，2个锚固节段，节段长度均为3m，标准节段重12 t。预制UHPC槽形梁采用短线预制，长线拼装方法施工，主梁节段在工厂预制，然后运至现场吊装装配，最后张拉预应力，试工过程如图22所示。

图22  Sungai Bertam JK1 桥施工过程