今年塑料復(fù)合材料帶來橋梁建造革命

當(dāng)美國華盛頓特區(qū)的交通部決定重建三座老舊的橋梁時(shí)，一籌莫展的工程人員想到了采用塑料作為解決辦法。其中一座具有110年歷史的古老橋梁必須換用薄型主橋面，但需要承重4000輛車，包括半掛卡車。

　　解決方案是：用五英寸厚的纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)橋面代替混凝土板及其鋼梁。

　　項(xiàng)目經(jīng)理MarkClabaugh在電子郵件中說，與普通的增強(qiáng)型橋面比，該橋厚度更薄。這是FRP橋面的優(yōu)點(diǎn)。這有助于減少橋梁上部結(jié)構(gòu)的總深度。



　　位于美國俄亥俄州Dayton的CompositeAdvantage公司提供了注模跨度玻璃纖維，用AshlandInc.公司供應(yīng)的名為Derakane610的基礎(chǔ)樹脂制成的乙烯基酯連在一起。

　　公司所有者ScottReeve在接受電話采訪時(shí)說，在技術(shù)方面，該橋需要極低的深度，低厚度。橋梁有時(shí)仍有觀光游船通過，當(dāng)然還要考慮水的波動(dòng)。 copyright 123456

　　該公司是美國少數(shù)幾家生產(chǎn)橋梁用零部件的大型制造商，從20英尺的小橋到去年在美國馬薩諸塞州安裝完畢的全球最大的一座行車橋的FRP橋面。

　　Reeve說：“人們不希望拆除這些歷史悠久的古橋，但它們已經(jīng)無法承受現(xiàn)代貨車的重量了。拆掉厚重的混凝土橋面，用輕型的玻纖橋面取而代之， 貨車就可以正常通過橋梁了，而且還保留了原有面貌，大家都很高興。這正是我們的產(chǎn)品能夠發(fā)揮作用的地方。我們能夠帶來很大的價(jià)值，幫助解決難題。”

　　通行費(fèi)預(yù)算

　　FRP橋面是核心所在，因?yàn)樗茸銐蚪Y(jié)實(shí)可以消除橋梁用戶的載重限制，又足夠輕巧。

　　8英寸厚的FRP橋面每平方英尺可承重25磅，而標(biāo)準(zhǔn)9.5英寸厚混凝土板每平方英尺可承重119磅。

　　但FRP橋面造價(jià)昂貴，所以成本仍是許多橋主需要克服的障礙。

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　　但維護(hù)上能節(jié)省一大筆費(fèi)用，而且橋梁可以使用更長時(shí)間。這些橋梁可以維持75年以上。不會(huì)受到任何因素的侵蝕。雖然最初支出可能多了一倍，但其壽命也延長了一倍。

　　FRP橋梁減少甚至消除維護(hù)需求的特點(diǎn)正在提高復(fù)合材料的吸引力，并在美國各地和美國聯(lián)邦公路管理局(FHWA)越來越多的項(xiàng)目中得到使用。

　　遍布全美

　　美國現(xiàn)有大約604000座橋梁，其中11.7%在結(jié)構(gòu)上有缺陷，承載元件過于老舊，另外14.2%的橋梁在功能上太過時(shí)，達(dá)不到當(dāng)前對(duì)于車道、路肩寬和護(hù)欄的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　雖然美國有25.9%的橋梁存在各種問題，但相比2000年的30.7%的數(shù)字已經(jīng)有所改善。

　　布法羅大學(xué)橋梁工程研究所稱，目前有超過125座行車橋使用復(fù)合材料作為橋面或上部結(jié)構(gòu)。

　　發(fā)言人NancySinger在電郵中說，F(xiàn)RP橋梁的主要優(yōu)勢在于該材料的不易受腐蝕性。

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　　她還提到了快速建造預(yù)先設(shè)計(jì)且預(yù)制的FRP橋面板，并通過簡單的機(jī)械運(yùn)至工地可當(dāng)場安裝。無需等待混凝土凝固，從而減少了交通成本和人力成本。

　　不過，除成本外，還有另一個(gè)潛在的缺點(diǎn)。

　　Singer說，人們擔(dān)心纖維復(fù)合材料聚合物長期暴露于紫外光后性能會(huì)受損。

　　FRP橋梁投入使用的歷史還不長。美國第一座用于公共交通的復(fù)合材料橋梁于1996年11月建于堪薩斯州。

　　大步前進(jìn)

　　Reeve說，這一行業(yè)在樹脂和涂層方面經(jīng)過了漫長的發(fā)展。2011年上市的Derakane610乙烯基酯專為新興的FRP基建設(shè)施市場而開發(fā)。它不僅具備很好的成型特性、強(qiáng)度、耐用性和耐濕性，還提高了防火性，并添加了一種顏料來抑制紫外線降解。

　　Reeve說，這種樹脂的作用之一是為纖維提供紫外光防護(hù)，并且加入了抑制劑，這也能起到幫助，此外還在外部再加了一層聚氨酯。所以，有兩道防護(hù)屏障(樹脂和聚氨酯涂層)阻隔紫外光照射纖維。 123456

　　Reeve在談到FRP橋梁造價(jià)時(shí)說，要從原材料中獲得這些性能，需要花錢，而這一領(lǐng)域仍遠(yuǎn)未達(dá)到鋼材和混凝土所具備的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。




　　他補(bǔ)充說，橋面是在規(guī)定的設(shè)置下生產(chǎn)出來的工程產(chǎn)品，具有很高的質(zhì)量控制度。CompositeAdvantage公司約有50名員工，采用夾心結(jié)構(gòu)生產(chǎn)其FiberSpan品牌的橋面板。

　　玻纖的外部面層表皮在用45度角纖維增強(qiáng)的閉孔泡沫芯中模塑而成。這些纖維和樹脂一起被注入，在閉合空間后形成結(jié)實(shí)的網(wǎng)狀。防滑表面為人行天橋?qū)Ｓ谩?br />
　　Reeve原先供職于航空業(yè)，后在2005年創(chuàng)辦了CompositeAdvantage公司。他說，F(xiàn)RP在橋梁中的應(yīng)用在日益增加，盡管增速比較緩慢。

　　他說：“要考慮到公眾安全，所以行業(yè)必須保守。另外，花了差不多30年–從1880年代到1910年–鋼材才在美國的橋梁中完全取代木材，所以FRP也需要時(shí)間。我們正在發(fā)展中。"

　　美國使用FRP復(fù)合材料技術(shù)的橋梁大多位于西弗吉尼亞州、俄亥俄州和紐約州，這些地方使用除冰鹽會(huì)導(dǎo)致橋梁過早老化。

　　Reeve說，盡管行車橋采用FRP橋面的造價(jià)比傳統(tǒng)材料要高出一倍，但人行天橋和簡便橋的造價(jià)僅高出15-20%，而且日后的開支反而節(jié)省了。

　　CompositeAdvantage公司今年將提供新系列的灰色和米色簡便橋，既具備FRP的強(qiáng)度和耐久性，又擁有防滑表面，而且可以定制顏色。隨著公園預(yù)算的緊縮，美國城市和郡縣在設(shè)法避免產(chǎn)生后期維護(hù)費(fèi)用。

　　位于美國俄亥俄州Germantown的FiveRivers公園建造了一座20英尺的簡便橋，跨越溪流。安裝工程花了一小時(shí)，華氏個(gè)位數(shù)溫度并不產(chǎn)生影響。

　　Reeve說，公園在建造更多的簡便橋和自行車道，木橋的維護(hù)工作耗費(fèi)時(shí)力，過幾年就需加以更換。雖然木材比較便宜，但其成本會(huì)隨著時(shí)間的流逝而增長。 本文來自123

　　Reeve預(yù)期該公司的橋梁業(yè)務(wù)將繼續(xù)增長，因?yàn)橛性絹碓蕉嗟暮啽銟蛴写ㄔ欤€有越來越多的現(xiàn)有橋梁需要現(xiàn)代化的更新解決方案。

　　他說：“我認(rèn)為這是一個(gè)很有潛力的增長領(lǐng)域。對(duì)于橋梁和應(yīng)用，我們將會(huì)樹立起新的標(biāo)準(zhǔn)。”

　　他估計(jì)該公司約有三分之一的業(yè)務(wù)來自FRP橋梁，三分之一來自油田應(yīng)用，另外三分之一來自濱江基礎(chǔ)設(shè)施。