在美国缅因州南部,去年新建成一座“尼尔”桥,有两车道宽,10.4米长,横跨在一条溪流上。目前正在使用偏转传感器和其他仪器对它进行严格的监测。
“尼尔”桥乍看并没有什么特别之处,那又为什么要对它进行严格的监测呢?原因在于,这是一座完全用新思路新材料建造起来的桥。它独辟蹊径,不用或少用钢铁等材料去制作桥梁构件,而是靠吹气和涂抹塑料树脂完成。
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所 谓吹气,是在碳纤维管中,用空气泵吹入空气,然后将已吹气后的碳纤维管固定在特制的框架上弯曲成拱形,再在碳纤维管的表面涂上塑料树脂,4小时后,碳纤维 管被完全碳化。经测定,这时的碳纤维管强度两倍于用钢铁制成的拱梁。“尼尔”桥是用23条这样的碳纤维管作为拱梁,其每条长9.75米,管直径30厘米。 在作为桥拱梁时,还需在管内浇灌混凝土。
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根据这样的工艺制成的桥梁,原材料使用量大幅下降而且不需要使用大型起重机械和 其他重型辅助设备,可节约20%的建桥成本,并且造桥的周期几乎可缩短6倍的时间。用这种方法建成的桥寿命能达到100年,是普通桥的两倍!因为碳纤维管 能够使混凝土与周围的自然环境隔绝开!保护混凝土不被“风化”从而提高使用寿命。退一步说,即使混凝土出现断裂,碳纤维管可以防止桥梁立刻垮塌,也等于给 途经桥上的人流、车辆较多的逃生时间。如果只是其中的一根或几根碳纤维管出了问题,桥梁也不会立刻垮塌,而是缓慢地下垂,同样会给人、车带来更多的逃生时 间,正如缅因州大学工程师哈比·达盖所说,这样等于提前发出警告! 123456
在实际使用中,建桥时不一定都采用管状拱梁形式,也可以做成其他形状,如伊利诺伊州威尔米特的慧聪桥公司总裁约翰·希尔曼,他采用长方形碳纤维增强塑料管。该桥梁已在科罗拉多州的铁路桥、伊利诺伊州和新泽西州的一些道路桥梁中进行测试使用。
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综 上所述,吹气建桥梁主要可以分为四步:第一步展开碳纤维管(它们可以像袜子一样被卷成一团放在包里,极大地节省占地,使用时把它们展开、抖开即可),向管 内充气,然后将充气后的碳纤维管固定在框架上使其弯曲成形(拱形)或其他形状。再用塑料树脂进行处理,形成两倍于钢铁的拱梁。第二步,将碳纤维管安装到 位,并在其顶端用纤维增强树脂板制成的波浪形板固定,起到传递重量的目的。第三步,向碳纤维管中浇灌混凝土,起到加固作用。第四步,用沥青铺设路面。经过 这四步,一座桥梁就建造完成了,它的施工周期比传统施工用期可减少83%。
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根据报道,用吹气法造桥的新方法将用在改建英格兰地区的8座跨河桥。先进基础结构技术公司希望今年能将这项技术扩大到21米公路高架桥上去应用。甚至还在研究用这项新技术来建造高楼大厦!