一座桥,身上没有一根钢索,撑起它的,是一根根比头发丝还细、却比钢铁还强的碳纤维“筋骨”。昨日,笔者从中复碳芯获悉,全国首座整桥无钢索、全国产碳纤维体系斜拉桥——广东肇庆高要新兴江彩虹桥正式通车。这座桥全长250.5米,主跨173米,22根斜拉索从单塔伸向桥面,像琴弦一样撑起整座桥。与以往仅在局部“试水”不同,它从头到脚彻底告别了钢索,整套碳纤维拉索体系全部国产化。
来自连云港市开发区企业中复碳芯的碳纤维筋材,为这座桥织就了一身“碳铠甲”。
碳纤维被誉为“新材料之王”。材料科学里有个关键指标叫比强度,说的是单位重量下,材料能承受多大的拉力。通俗讲,就像两个人比武,比的不是绝对力气,而是“谁用更轻的体重,爆发出更大的劲”。
按这个标准,碳纤维复合材料的比强度约为钢铁的10到20倍。若拿目前顶级的T1200级碳纤维对比普通钢材,差距可达百倍。同样粗细,它的“力气”是钢铁的好几倍,同样撑起重物,它的“体重”只有钢铁的五分之一。
但把碳纤维做成桥的“筋”,并不是简单“换材料”。两头怎么牢牢“抓住”?受力大了会不会“累断”?天天风吹日晒能不能“扛住”?这些都是行业里的“硬骨头”。中复碳芯实现了碳纤维在大型桥梁结构中的工程应用,完成了实验室技术向实际场景的高效转化。
换了骨架,桥变了样。换“骨”之后,这座整桥重量减轻超过80%。以前需要重型吊机才能干的活,现在吊装机具选型直接降低2级以上,普通设备就能搞定,施工能耗大幅下降。
它的“力气”也更大了。抗拉强度提升53.48%,弹性模量实测达178.7GPa,弹性模量可以理解为材料的“硬度”,这个数值意味着桥身更挺、更稳,承载能力显著增强。
更难得的是它的“耐力”。实验室里,这座桥完成了200万次极限疲劳循环测试,相当于让桥在极端环境下“跑”了无数个来回。测试条件相当严苛:45%极限强度、250MPa应力幅、两端偏载。试验后,这座桥承载力仍保持102%极限强度,索体与锚具无任何破损。
钢索怕锈,它不怕。钢索用久了会“松”,它几乎不变,索力控制精度高于98%。以后维护大桥,不用再为除锈、换索头疼,全寿命周期运维成本大幅压缩。
从一座桥到一条链。中复碳芯已经“和碳纤维打了十多年交道”。从沣邑大桥到丹江口水库特大桥,他们的碳纤维筋材一次次在国家级工程里担纲主角。此次彩虹桥整桥全碳索体系的成功落地,标志着我国已掌握从碳纤维筋原材料、拉索制造、锚固系统到现场施工的全套国产化技术体系。
从“钢铁时代”到“碳纤维时代”,港城企业正在推动中国桥梁变轻、变强、变聪明。一根丝,撑起一座桥。港城的碳纤维,正在走向更多“大桥”。