“粗骨料活性粉末混凝土钢-混组合梁及快速组拼建造技术”项目的依托工程——南京长江第五大桥，位于江苏省南京市城市中心地带，是连接主城和江北新区的重要纽带，全线按一级公路标准设计，工程南岸顺接已通车的青奥轴线地下工程，北止于宁合高速五里桥互通，路线全长10.33公里。 南京长江第五大桥的跨江主桥为纵向钻石型索塔中央双索面三塔组合梁斜拉桥，总造价11.4 4亿元，综合单价每平方米1.7 8 75万元，桥跨布置为80+218+600+600+218+80=1796米，是近10年来长江中下游已建跨江大桥单价最优的经典工程。 

在“粗骨料活性粉末混凝土钢-混组合梁及快速组拼建造技术”项目的支撑下，南京长江第五大桥建成的轻量化高性能钢-混组合结构与桥梁建筑美学相结合，孕育出了结构挺拔、优雅、简洁的大桥沥青网sinoasphalt.com。其与周围环境融为一体，相互衬托，成为当地最具标志性的建筑。 

高性能组合结构的创新性应用

近年来，环境保护越来越受到人们的关注，低碳环保成为社会焦点；原材料的限制性开采及其生产过程中对环境的影响制约了大批量合格建筑材料的获取；有效劳动力的不足和劳动力成本增加使劳动密集型施工工艺逐渐失去市场。集约高效、安全耐久、经济适用、绿色低碳，适合工业化建造的轻量化高性能结构成为大跨度斜拉桥的首选。

大跨径斜拉桥主梁以钢筋混凝土板替代正交异性钢桥面板形成的钢-混组合梁，可提高桥面板结构刚度，规避钢桥面系的疲劳开裂、有效降低建造和维养投入。但钢、混材料性能的巨大差距，导致钢-混组合梁中钢材性能无法有效发挥、厚重的桥面板使结构自重相对较大、长期荷载下钢混间内力重分配存在不确定性、结构形式与工业化建造契合度有待提升等问题，成为制约桥梁向更大跨度发展的技术瓶颈。

在南京长江第五大桥项目实施过程中，项目团队通过研发新型超高性能水泥基材料，并应用于组合梁桥面板，可有效提高组合梁中钢、混两种材料性能匹配度，提升主梁结构整体性能、降低结构自重，使钢混组合梁能更好地适应工厂化、自动化制造。

此外，项目团队还在南京长江第五大桥上首次研发并采用了钢壳-混凝土组合索塔，该项研究成果不仅拥有优良的承载能力和结构延性，而且具有现场施工便捷、外观质量好、耐久性出色等优点。

两种高性能组合结构的研发和应用，将南京长江第五大桥打造成为了轻量化高性能、环境友好、适应工业化建造要求的首座全钢混组合结构斜拉桥，同时使其具备挺拔、简洁、流畅的美感，达到了结构力学与美学的和谐统一。

钢-粗骨料活性粉末混凝土组合梁的研发

CA-RPC研发

要降低钢-混组合梁结构自重、提高结构综合性能，必须设法提升混凝土的材料性能，使钢和混凝土两种材料具有更好的匹配度。项目团队依据活性粉末混凝土设计理论，通过对极低水胶比条件下复杂胶凝体系竞争水化机制和界面微结构调控机理的研究，以及纳米增强、多尺度增韧、多元减缩等系列功能材料的研发，突破了超高性能混凝土不含粗骨料和必须热养护的技术瓶颈，发明了高弹性模量（大于54GPa）、高初裂强度（大于等于13兆帕）、低总收缩（小于300微应变）、低徐变（徐变系数小于0.35）的粗骨料活性粉末混凝土（CA-RPC）。与常规RPC需要在蒸汽等条件下养护才可获得高性能不同，CA-RPC通过常规养护即可获得优异材料性能，使其在桥梁领域具备大规模应用条件的同时，材料成本和应用成本均得到降低。 

钢与CA-RPC组合结构性能 

项目团队利用粗骨料活性粉末混凝土优异的材料性能，首创了高性能、轻型化钢-混组合梁体结构，有效提升了组合结构中钢和混凝土两种材料的匹配度，降低结构自重35%；研发钢、混构件间的组合连接构造，减少组合结构中混凝土湿接缝的存在，提高钢混组合梁的整体性能。优越的结构性能，使钢与CARPC组合结构拥有了更广泛的适用性，具备了适应千 米级跨越的能力。 

此外，项目团队还系统性地开展了粗骨料活性粉末混凝土桥面板正截面抗弯、斜截面抗剪、纵向抗剪、钢筋拔出、剪力钉抗剪、弯曲疲劳试验研究，提出了裂缝宽度、刚度、抗弯、抗剪承载力、纵向抗剪承载力及钢筋粘结锚固，以及钢-混组合梁钢-混界面抗剪、抗弯承载力设计方法，系统建立了钢-粗骨料活性粉末组合梁及桥面板设计理论和方法，为结构进一步推广使用打下了坚实的基础。 

数控自动化CA-RPC桥面板生产线 

为使CA-RPC桥面板充分发挥材料应有性能，项目团队基于材料特性，研发了均匀布料、阵列振捣、排气整平覆膜等系列智能化设备，建立了多设备交叉作业的拓扑关系，制造出世界首条数控自动化CA-RPC桥面板生产线。发明了高精度模台控制技术，实现了混凝土板件与钢结构同精度的闭环控制，钢、混构件间可同精度便捷组装，构建了工厂制造、拼装架设的工业化建造技术。以上智能建造技术有效保障了11856立方米CA-RPC桥面板的制造质量和产品均质性，板件制造效率提高70%，减少人工投入80%，实现了桥面板生产、 

钢-混叠合作业的自动化、智能化。 

多项研究成果达到国际领先水平

目前，该项目的研究成果荣获中国发明专利16项、美国专利1项，发表论文36篇（SCI/EI29篇），主编标准2部。中国公路学会的科技成果评价意见认为其成果总体达到国际领先水平。 

南京长江第五大桥于2020年12月建成通车，“粗骨料活性粉末混凝土钢-混组合梁及快速组拼建造技术”项目研究成果成功应用于大桥的设计、施工中，系统性地降低了全桥工程投入，提高了结构耐久性，有效提高了主梁工厂化制造率，缩短了建造周期。 

未来，提高结构性能，推动桥梁工程与数字化技术的深度融合，提升桥梁工程的工业化、智能化水平，将成为世界桥梁工程的发展趋势，也是国家倡导的产业政策。该项目在新材料、新结构、新工艺等方面取得的多项原创性技术突破，为现代斜拉桥发展提供了技术支撑。