2021年5月21日至23日，我所科研團(tuán)隊(duì)在位于江西省上饒市余干縣的中國(guó)建筑余干制梁場(chǎng)，開(kāi)展了南昌至景德鎮(zhèn)至黃山高鐵（簡(jiǎn)稱(chēng)“昌景黃高鐵”）32m混凝土足尺試驗(yàn)箱梁極限荷載破壞試驗(yàn)，該試驗(yàn)箱梁首次采用了我所研發(fā)的鐵路橋梁2300MPa級(jí)超高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)及配套錨固體系。本次試驗(yàn)箱梁實(shí)現(xiàn)了鐵路混凝土箱梁應(yīng)用歷史上的兩個(gè)首次：一是首次在足尺工程箱梁上采用了強(qiáng)度2300MPa級(jí)預(yù)應(yīng)力體系，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄；二是開(kāi)展箱梁的極限荷載破壞試驗(yàn)，將加載等級(jí)提高至2.55倍設(shè)計(jì)荷載，充分驗(yàn)證了箱梁和超高預(yù)應(yīng)力體系的受力性能。箱梁破壞試驗(yàn)情況見(jiàn)圖1。
圖1 破壞試驗(yàn)加載情況
2018年以來(lái)，依托國(guó)鐵集團(tuán)課題《高速鐵路常用跨度預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造和受力性能深化研究》（2017G006-D）、鐵科院科研基金《鐵路橋梁2000MPa級(jí)鋼絞線(xiàn)錨固體系試驗(yàn)研究》（20187YJ041），我所主持開(kāi)展了鐵路常用跨度簡(jiǎn)支箱梁的系統(tǒng)性?xún)?yōu)化研究，提出了發(fā)展2000MPa級(jí)以上更高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力體系的技術(shù)方向，以推動(dòng)鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力體系的技術(shù)升級(jí)和箱梁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升。2019年，成功立項(xiàng)國(guó)鐵集團(tuán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線(xiàn)》（19CR048）和《鐵路工程預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)用夾片式錨具、夾具和連接器》（19CR049），并立項(xiàng)鐵科院科研基金《鐵路橋梁超高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力體系關(guān)鍵技術(shù)研究》（2019YJ031），系統(tǒng)性開(kāi)展了適應(yīng)鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的強(qiáng)度2000MPa~2400MPa預(yù)應(yīng)力體系技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)編制。在科研和標(biāo)準(zhǔn)編制工作開(kāi)展過(guò)程中，聯(lián)合行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的鋼鐵冶煉企業(yè)、鋼絞線(xiàn)制造企業(yè)、錨固體系制造企業(yè)開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)了適應(yīng)2000MPa、2100MPa、2200MPa、2300MPa、2400MPa各等級(jí)鋼絞線(xiàn)的盤(pán)條，通過(guò)大量試制試驗(yàn)優(yōu)化明確了高強(qiáng)度鋼絞線(xiàn)的拉拔和穩(wěn)定化處理工藝，設(shè)計(jì)研發(fā)了配套各等級(jí)高強(qiáng)鋼絞線(xiàn)的錨固體系，研發(fā)了新型的鋼材質(zhì)錨墊板，并全面開(kāi)展了盤(pán)條、鋼絞線(xiàn)和錨固體系的系統(tǒng)性試驗(yàn)。試驗(yàn)情況見(jiàn)圖2、圖3、圖4。同步完成了國(guó)鐵集團(tuán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制、征稿和送審工作，2020年4月已處于報(bào)批階段，見(jiàn)圖5。
[盤(pán)條試樣]
[盤(pán)條拉伸]
圖2 盤(pán)條力學(xué)性能試驗(yàn)
[2300MPa級(jí)鋼絞線(xiàn)]
[2400MPa級(jí)鋼絞線(xiàn)]
圖3 高強(qiáng)鋼絞線(xiàn)試驗(yàn)
[2400MPa組裝件疲勞試驗(yàn)]
[2400MPa錨墊板試驗(yàn)]
圖4 高強(qiáng)錨固體系試驗(yàn)
[鋼絞線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)]
[錨固體系標(biāo)準(zhǔn)]
圖5 國(guó)鐵集團(tuán)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制
2019年12月至2020年3月，在國(guó)家環(huán)形鐵道試驗(yàn)線(xiàn)新建重載鐵路橋梁成功應(yīng)用了2000MPa級(jí)和2300MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼絞線(xiàn)及錨固體系。圖紙采用《京沈橋通-試車(chē)12-Ⅰ》，設(shè)計(jì)速度80km/h，列車(chē)豎向活載為ZH活載，單線(xiàn)箱梁，梁高2.7m。其中7孔32m簡(jiǎn)支箱梁應(yīng)用2300MPa級(jí)預(yù)應(yīng)力體系，選取2孔試驗(yàn)梁開(kāi)展了混凝土水化熱測(cè)試，預(yù)應(yīng)力摩阻損失測(cè)試、終張拉測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。國(guó)家環(huán)形鐵道試驗(yàn)線(xiàn)應(yīng)用情況見(jiàn)圖6。
[混凝土澆筑]
[橋位實(shí)景]
[摩阻測(cè)試]
[終張拉測(cè)試]
圖6 國(guó)家環(huán)形鐵道試驗(yàn)線(xiàn)高強(qiáng)度鋼絞線(xiàn)工程應(yīng)用
2020年以來(lái)，結(jié)合昌景黃鐵路32m足尺箱梁試驗(yàn)梁，選擇2300MPa級(jí)鋼絞線(xiàn)和配套錨固體系開(kāi)展了工程梁應(yīng)用和系統(tǒng)試驗(yàn)。橋梁事業(yè)部于2020年6月派出專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)人員常駐昌景黃高鐵余干制梁場(chǎng)，開(kāi)展了箱梁混凝土性能測(cè)試、水化熱測(cè)試、預(yù)應(yīng)力瞬時(shí)損失測(cè)試、預(yù)應(yīng)力張拉效果測(cè)試、吊梁測(cè)試、終張拉梁端受力測(cè)試、徐變測(cè)試、自振頻率測(cè)試等工作，驗(yàn)證了超高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力體系箱梁的制梁工藝和制梁階段受力情況。通過(guò)箱梁澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、徐變測(cè)試、靜載彎曲試驗(yàn)，系統(tǒng)驗(yàn)證了采用2300MPa級(jí)預(yù)應(yīng)力體系箱梁的力學(xué)性能，完全可以滿(mǎn)足箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力要求。昌景黃鐵路32m箱梁應(yīng)用情況見(jiàn)圖7。
[混凝土養(yǎng)護(hù)]
[拆除內(nèi)模]
[鋼錨墊板梁端]
[鑄鐵錨墊板梁端]
圖7 昌景黃高鐵試驗(yàn)梁2300MPa預(yù)應(yīng)力體系應(yīng)用
自本世紀(jì)初秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)以來(lái)，我所橋梁科研團(tuán)隊(duì)共完成各種速度等級(jí)、不同跨度、不同預(yù)應(yīng)力體系的十余種新型箱梁的試驗(yàn)測(cè)試工作，其中完成了秦沈線(xiàn)24m箱梁、合寧線(xiàn)32m箱梁、石太線(xiàn)32m箱梁、成灌線(xiàn)32m箱梁、高鐵40m箱梁等的2.0倍荷載破壞性試驗(yàn)，在2019年貴南機(jī)制砂箱梁試驗(yàn)中首次完成了2.46倍荷載破壞性試驗(yàn)，本次昌景黃鐵路箱梁試驗(yàn)又再次突破記錄，達(dá)到了2.55倍設(shè)計(jì)荷載，在鐵路標(biāo)準(zhǔn)箱梁系統(tǒng)試驗(yàn)評(píng)定領(lǐng)域積累了寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工作經(jīng)驗(yàn)。本次箱梁試驗(yàn)充分發(fā)揮了鐵路科研部門(mén)在我國(guó)預(yù)應(yīng)力體系行業(yè)的引領(lǐng)作用，成功應(yīng)用了2300MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼絞線(xiàn)和配套錨固體系，為后續(xù)鐵路常用跨度標(biāo)準(zhǔn)梁優(yōu)化和我國(guó)預(yù)應(yīng)力體系的技術(shù)升級(jí)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。