De praktische toepassing van graniet in brugconstructies kan in twee niveaus worden verdeeld: ten eerste wordt het direct als natuursteen gebruikt in brugdelen; ten tweede beïnvloedt het het ontwerp van brugfunderingen als geologisch gesteente. Het volgende is een systematische introductie vanuit het perspectief van een ingenieurspraktijk.
I. Toepassing van graniet als constructiemateriaal
Graniet is een stollingsgesteente met een hoge dichtheid (ongeveer 2,6–2,7 g/cm³), hoge druksterkte (100–250 MPa), sterke slijtvastheid, lage waterabsorptie en uitstekende weersbestendigheid. In de brugtechniek wordt het voornamelijk gebruikt in de volgende gebieden:
1. Bestrating van brugdek en vangrail
In snelwegbruggen wordt graniet vaak gebruikt voor de bekleding van vangrails (leuningen). Het ontwerp van de vangrail van de Changshanbao Grand Bridge (1797,52 meter lang) op de Shenyang-Jilin Expressway maakt bijvoorbeeld gebruik van granieten bekleding, waardoor de problemen van oppervlakbellen, honingraatputting en winterzoutcorrosie van traditionele betonnen vangrails effectief worden opgelost, waardoor de kwaliteit en het uiterlijk van de constructie aanzienlijk worden verbeterd.
2. Brugleuningen en decoratieve componenten
Graniet, met zijn mooie en duurzame natuurlijke textuur, wordt veel gebruikt in de balustrades, kolommen en dekversieringen van stedelijke bruggen. Op de belangrijkste stedelijke wegen van de stad Lijiang wordt graniet gebruikt voor het bestraten van brugdekken, het bouwen van brugleuningen en het versieren van pieren, waardoor de lange- termijnbelasting van voertuigen en voetgangers wordt gedragen en het stedelijke landschap wordt versterkt.
3. Pierfunderingen en keermuurconstructies
Granieten blokken of platen kunnen worden gebruikt om de funderingen van brugpijlers te versterken en te beschermen, vooral in kustgebieden of gebieden met een hoge- vochtigheid. Hun stabiele chemische eigenschappen zijn effectief bestand tegen erosie van chloride-ionen en zuur-/alkalicorrosie, waardoor corrosie van stalen wapening wordt voorkomen en de levensduur van de brug wordt verlengd. Bovendien worden granieten blokken vaak gebruikt bij de constructie van keermuren en hellingsbescherming bij projecten voor toegangswegen in bergachtige bruggen.
4. Structurele versterkingsmaterialen
Bij de versterking van bestaande bruggen kunnen granieten platen worden gebruikt als bekledingsmateriaal voor tunnelbekleding of pierbekleding, waardoor de algehele stabiliteit van het omringende gesteente wordt verbeterd en verdere schade aan de constructie door watererosie en verwering wordt voorkomen.
II. De impact van granieten geologische lichamen op brugfunderingen
Op het gebied van de geotechniek heeft graniet, als dragende laag, een beslissende invloed op het ontwerp van brugfunderingen, vaak belangrijker dan het directe gebruik van de steen zelf.
1. Einde-dragende paalfunderingen voor kruis-zeebruggen
Granieten gesteente is een ideale draaglaag voor de paaluiteinden van grote dwars-zeebruggen. Bijvoorbeeld:
De Hong Kong-Zhuhai-Macau-brug: Het gesteente bestaat voornamelijk uit Yanshanian-graniet, waarbij gebruik wordt gemaakt van samengestelde paalfunderingen van stalen buizen met variabele doorsnede-, met een maximale paaldiameter van 2,5 meter en een maximale paallengte van 137 meter, ontworpen als eind-dragende wrijvingspalen.
De Pingtan Strait Road-Spoorbrug: De zeebodembedekking is ondiep of bestaat niet, het onderliggende gesteente bestaat voornamelijk uit graniet en de waterdiepte op de pierlocaties bedraagt meer dan 40 meter. Er worden ter plekke geboorde paalfunderingen met een grote-diameter-gebruikt, met een maximale paaldiameter van 4,5 meter, ontworpen als kolom-paalfunderingen.
2. Geologische uitdagingen van bergbruggen
Het bouwen van bruggen in graniet-rijke berggebieden brengt vaak unieke geotechnische uitdagingen met zich mee. Een casestudy van een brugproject in een bergachtig gebied in het noorden van New South Wales, Australië, illustreert hoe ongelijke granietverweringslagen, goed-ontwikkelde sferoïdale verwering (geïsoleerde rotsblokken) en het binnendringen van zwakke rotslagen aanpassingen aan het oorspronkelijke vergrote funderingsontwerp noodzakelijk maakten, waardoor vervanging door paalfunderingen en micropaalfunderingen noodzakelijk was. Dit werd verder versterkt met aarden keermuren en steenbeschermingsnetten om de stabiliteit van de toegangswegen en landhoofden van de brug te garanderen.
III. Graniet gemalen materiaal als betonaggregaat
Gebroken graniet is een kunstmatig aggregaat van hoge-kwaliteit dat veel wordt gebruikt in mengsels van brugbeton en asfalt. De hoge sterkte en slijtvastheid verbeteren de duurzaamheid van brugdekbestrating en betonconstructies aanzienlijk. Mount Airy-graniet in North Carolina, VS, is zelfs gebruikt als funderingsmateriaal voor iconische projecten zoals het Washington World War II Memorial en de Arlington Memorial Bridge.
Graniet speelt een dubbele rol in de bruggenbouw: enerzijds dient het direct als hoogwaardige natuursteen voor brugdekken, balustrades, vangrails en decoratieve constructies; aan de andere kant dient het als een harde bodem, waardoor het een ideale draaglaag is voor de paalfunderingen van kruis-zeebruggen en bergbruggen. Met de vooruitgang van de verwerkingstechnologie breidt de toepassing van granietcomponenten bij brugversterking en duurzaamheidsverbetering zich geleidelijk uit. Het grote eigen-gewicht en de hoge verwerkingskosten moeten echter ook volledig in evenwicht worden gebracht in het technische ontwerp.