Den praktiska tillämpningen av granit i brokonstruktioner kan delas in i två nivåer: för det första används den direkt som natursten i brokomponenter; för det andra påverkar det brofundamentets utformning som geologisk berggrund. Följande är en systematisk introduktion ur ett ingenjörspraktikperspektiv.
I. Användning av granit som konstruktionsmaterial
Granit är en magmatisk bergart med hög densitet (cirka 2,6–2,7 g/cm³), hög tryckhållfasthet (100–250 MPa), stark slitstyrka, låg vattenabsorption och utmärkt väderbeständighet. Inom broteknik används det huvudsakligen inom följande områden:
1. Brodäcksbeläggning och krockskydd
I motorvägsbroar används ofta granit för fasadbehandling av skyddsräcken (räcke). Till exempel använder krockskyddskonstruktionen av Changshanbao Grand Bridge (1797,52 meter lång) på Shenyang-Jilin Expressway granitbeklädnad, vilket effektivt löser problemen med ytbubblor, bikakegropar och vintersaltkorrosion av traditionella krockskydd av betong, vilket avsevärt förbättrar konstruktionens kvalitet och utseende.
2. Broräcken och dekorativa komponenter
Granit, med sin vackra och hållbara naturliga struktur, används ofta i räcken, pelare och däckdekoration av urbana broar. På stadens huvudvägar i Lijiang används granit för att asfaltera brodäck, konstruera broräcken och dekorera pirer, som tål den långa-belastningen av fordon och fotgängare samtidigt som stadslandskapet förbättras.
3. Pirfundament och stödmurskonstruktioner
Granitblock eller plattor kan användas för att förstärka och skydda bropirens fundament, särskilt i kustområden eller områden med hög-fuktighet. Deras stabila kemiska egenskaper motstår effektivt kloridjonerosion och syra/alkali-korrosion, förhindrar stålarmeringskorrosion och förlänger brons livslängd. Vidare används granitblock ofta vid konstruktion av stödmurar och sluttningsskydd i bergiga broinfartsvägar.
4. Strukturella förstärkningsmaterial
Vid förstärkning av befintliga broar kan granitplattor användas som fodermaterial för tunnelbeklädnad eller pirbeklädnad, vilket förbättrar den totala stabiliteten hos det omgivande berget och förhindrar ytterligare skador på strukturen från vattenerosion och vittring.
II. Granitgeologiska kroppars inverkan på brofundament
Inom området geoteknik har granit, som bärande skikt, ett avgörande inflytande på utformningen av brofundament, ofta mer kritiskt än den direkta användningen av själva stenen.
1. Slut-Bärande pålfundament för korsande-havsbroar
Granitberggrunden är ett idealiskt bärande skikt för påländarna på stora tvärgående-havsbroar. Till exempel:
Hongkong-Zhuhai-Macau-bron: Berggrunden är huvudsakligen yanshanisk granit, med variabla-kompositpålfundament för stålrör, med en maximal påldiameter på 2,5 meter och en maximal pållängd på 137 meter, utformad som änd-bärande friktionspålar.
Pingtan Strait Road-Järnvägsbron: Havsbottentäcket är grunt eller obefintligt, den underliggande berggrunden består huvudsakligen av granit och vattendjupet vid pirplatserna överstiger 40 meter. Stor-diameter borrad-på plats-pålfundament används, med en maximal påldiameter på 4,5 meter, utformad som kolumn-pålfundament.
2. Geologiska utmaningar för bergsbroar
Att bygga broar i-granitrika bergsområden innebär ofta unika geotekniska utmaningar. En fallstudie av broprojekt i ett bergigt område i norra New South Wales, Australien, illustrerar hur ojämna granitvittringslager, väl-utvecklad sfäroidal vittring (isolerade stenblock) och inträngning av svaga berglager nödvändiggjorde modifieringar av den ursprungliga förstorade grundkonstruktionen, vilket krävde ersättning med mikropålfundament. Detta förstärktes ytterligare med lerväggar och skyddsnät för stenfall för att säkerställa stabiliteten på broinfartsvägar och landfästen.
III. Granit krossat material som betongaggregat
Krossad granit är en konstgjord ballast av hög-kvalitet som ofta används i brobetong- och asfaltblandningar. Dess höga hållfasthet och slitstyrka förbättrar avsevärt hållbarheten hos brodäcksbeläggningar och betongkonstruktioner. Mount Airy granit i North Carolina, USA, har till och med använts som grundmaterial för ikoniska projekt som Washington World War II Memorial och Arlington Memorial Bridge.
Granit spelar en dubbel roll i brokonstruktion: å ena sidan fungerar den direkt som en-högpresterande natursten för brodäck, räcken, skyddsräcken och dekorativa strukturer; å andra sidan fungerar den som en hård berggrund, vilket gör den till ett idealiskt bärande lager för pålfundamenten av tvär-havsbroar och bergsbroar. Med framsteg inom bearbetningstekniken expanderar tillämpningen av granitkomponenter i broförstärkning och hållbarhetsförbättring gradvis. Deras stora egenvikt-och höga bearbetningskostnad måste emellertid också balanseras helt och hållet i teknisk design.