日本东北高速公路宫城白石川桥更换桥面板

日本东北高速公路琦玉县至青森县区段已经使用超过40年，由于通行车辆重型化以及防冻剂导致的盐害等原因，该路段桥面板损伤和老化明显。宫城白石川桥(Miyagi Shiroishigawa Bridge)位于东北高速公路白石出入口的南侧，为2联3跨连续钢板梁桥，桥长276.9 m，跨径布置为2×(45.70+46.15+45.70) m，荷载为B活荷载，1972年建成。上、下行线分幅布置，单幅桥面宽10.7 m，布置2车道，平面线形 R =1 200 m，纵向坡度0.7%，横向坡度4.0%。建成时桥面板为210 mm厚钢筋混凝土桥面板，运营过程中针对损伤部位进行局部维修后，桥面板仍存在表层铺装层大面积损伤，底层混凝土开裂及剥离明显的情况。为从根本上杜绝隐患，决定对该桥桥面板进行更换，下行线采用预制PC桥面板进行更换，上行线采用预制UFC(超高性能纤维增强混凝土)组合桥面板进行更换。

该桥是日本首座采用UFC组合桥面板的桥梁。UFC组合桥面板由表层20～50 mm厚UFC和底层普通混凝土(C50)组合而成。表层UFC具有防水性能，可满足设计使用寿命100年，耐久性好，现场施工时桥面板不需要做防水处理，可避免因气候原因导致的工期延误。

UFC 组合桥面板标准厚度为220 mm，钢梁支撑处厚度为270 mm(增厚50 mm)，表层UFC层厚度分别为40 mm(负弯矩区)和20 mm(其它部位)，其上沥青铺装层厚80 mm。预制桥面板标准板平面尺寸为2.2 m(长)×10.7 m(宽)，重约14 t，布置12根?15.2 mm预应力筋，顺桥向钢筋D19@150 mm，横桥向钢筋D13@125 mm。全桥共计132块预制桥面板。预制板接头处UFC层采用锯齿状，普通混凝土层设剪力槽，板端布置锚固钢筋，板间接缝宽0.15 m，接缝处浇筑UFC连接。

UFC 组合桥面板表层和接缝后浇的UFC是一种常温硬化型材料，在现场常温养护条件下可发挥性能。UFC的配合比为水∶粉体∶骨料∶高性能减水剂∶钢纤维=230∶1 830∶330∶30∶157。UFC28 d的强度和力学性能分别为：抗压强度为180 MPa，抗裂强度为8.0 MPa，抗拉强度为8.8 MPa，弹性模量为4.6×104 MPa，泊松比为0.2。

UFC 组合桥面板在工厂预制，考虑上、下层的整体性，必须在底层混凝土硬化之前浇筑UFC，因此底层混凝土浇筑约30 min后浇筑上层UFC，并在底层混凝土浇筑后2 h内完成UFC的浇筑。为防止UFC表面干燥，浇筑后立即覆盖透明薄膜，一定时间后整平，再铺上土工布洒水养护，并进行蒸汽养护。蒸汽养护的养护温度和养护时间与普通预制桥面板相同。蒸汽养护完成后，确认混凝土达到规定强度后施加预应力，再在水中养护7 d。

更换桥面板施工步骤：既有桥面板切断、拆除→钢梁清底除锈→焊接剪力键→安装新桥面板→安装护栏→浇筑接缝→桥面铺装。采用2台360 t的全液压汽车起重机从桥中间分别向两侧施工。护栏采用预制构件。现场施工的接缝处和桥面板后浇处表面采用研磨或切割的方法进行整平修饰。

该桥上行线在34 d(2020年10—11月)内顺利完成了桥面板更换。在施工完成后的UFC组合桥面板上进行了静水压试验，确认桥面板防水性能良好。