今年塑料复合材料带来桥梁建造革命

当美国华盛顿特区的交通部决定重建三座老旧的桥梁时，一筹莫展的工程人员想到了采用塑料作为解决办法。其中一座具有110年历史的古老桥梁必须换用薄型主桥面，但需要承重4000辆车，包括半挂卡车。

　　解决方案是：用五英寸厚的纤维增强聚合物(FRP)桥面代替混凝土板及其钢梁。

　　项目经理MarkClabaugh在电子邮件中说，与普通的增强型桥面比，该桥厚度更薄。这是FRP桥面的优点。这有助于减少桥梁上部结构的总深度。



　　位于美国俄亥俄州Dayton的CompositeAdvantage公司提供了注模跨度玻璃纤维，用AshlandInc.公司供应的名为Derakane610的基础树脂制成的乙烯基酯连在一起。

　　公司所有者ScottReeve在接受电话采访时说，在技术方面，该桥需要极低的深度，低厚度。桥梁有时仍有观光游船通过，当然还要考虑水的波动。 copyright 123456

　　该公司是美国少数几家生产桥梁用零部件的大型制造商，从20英尺的小桥到去年在美国马萨诸塞州安装完毕的全球最大的一座行车桥的FRP桥面。

　　Reeve说：“人们不希望拆除这些历史悠久的古桥，但它们已经无法承受现代货车的重量了。拆掉厚重的混凝土桥面，用轻型的玻纤桥面取而代之， 货车就可以正常通过桥梁了，而且还保留了原有面貌，大家都很高兴。这正是我们的产品能够发挥作用的地方。我们能够带来很大的价值，帮助解决难题。”

　　通行费预算

　　FRP桥面是核心所在，因为它既足够结实可以消除桥梁用户的载重限制，又足够轻巧。

　　8英寸厚的FRP桥面每平方英尺可承重25磅，而标准9.5英寸厚混凝土板每平方英尺可承重119磅。

　　但FRP桥面造价昂贵，所以成本仍是许多桥主需要克服的障碍。

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　　但维护上能节省一大笔费用，而且桥梁可以使用更长时间。这些桥梁可以维持75年以上。不会受到任何因素的侵蚀。虽然最初支出可能多了一倍，但其寿命也延长了一倍。

　　FRP桥梁减少甚至消除维护需求的特点正在提高复合材料的吸引力，并在美国各地和美国联邦公路管理局(FHWA)越来越多的项目中得到使用。

　　遍布全美

　　美国现有大约604000座桥梁，其中11.7%在结构上有缺陷，承载元件过于老旧，另外14.2%的桥梁在功能上太过时，达不到当前对于车道、路肩宽和护栏的设计标准。

　　虽然美国有25.9%的桥梁存在各种问题，但相比2000年的30.7%的数字已经有所改善。

　　布法罗大学桥梁工程研究所称，目前有超过125座行车桥使用复合材料作为桥面或上部结构。

　　发言人NancySinger在电邮中说，FRP桥梁的主要优势在于该材料的不易受腐蚀性。

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　　她还提到了快速建造预先设计且预制的FRP桥面板，并通过简单的机械运至工地可当场安装。无需等待混凝土凝固，从而减少了交通成本和人力成本。

　　不过，除成本外，还有另一个潜在的缺点。

　　Singer说，人们担心纤维复合材料聚合物长期暴露于紫外光后性能会受损。

　　FRP桥梁投入使用的历史还不长。美国第一座用于公共交通的复合材料桥梁于1996年11月建于堪萨斯州。

　　大步前进

　　Reeve说，这一行业在树脂和涂层方面经过了漫长的发展。2011年上市的Derakane610乙烯基酯专为新兴的FRP基建设施市场而开发。它不仅具备很好的成型特性、强度、耐用性和耐湿性，还提高了防火性，并添加了一种颜料来抑制紫外线降解。

　　Reeve说，这种树脂的作用之一是为纤维提供紫外光防护，并且加入了抑制剂，这也能起到帮助，此外还在外部再加了一层聚氨酯。所以，有两道防护屏障(树脂和聚氨酯涂层)阻隔紫外光照射纤维。 123456

　　Reeve在谈到FRP桥梁造价时说，要从原材料中获得这些性能，需要花钱，而这一领域仍远未达到钢材和混凝土所具备的规模经济。




　　他补充说，桥面是在规定的设置下生产出来的工程产品，具有很高的质量控制度。CompositeAdvantage公司约有50名员工，采用夹心结构生产其FiberSpan品牌的桥面板。

　　玻纤的外部面层表皮在用45度角纤维增强的闭孔泡沫芯中模塑而成。这些纤维和树脂一起被注入，在闭合空间后形成结实的网状。防滑表面为人行天桥专用。

　　Reeve原先供职于航空业，后在2005年创办了CompositeAdvantage公司。他说，FRP在桥梁中的应用在日益增加，尽管增速比较缓慢。

　　他说：“要考虑到公众安全，所以行业必须保守。另外，花了差不多30年–从1880年代到1910年–钢材才在美国的桥梁中完全取代木材，所以FRP也需要时间。我们正在发展中。"

　　美国使用FRP复合材料技术的桥梁大多位于西弗吉尼亚州、俄亥俄州和纽约州，这些地方使用除冰盐会导致桥梁过早老化。

　　Reeve说，尽管行车桥采用FRP桥面的造价比传统材料要高出一倍，但人行天桥和简便桥的造价仅高出15-20%，而且日后的开支反而节省了。

　　CompositeAdvantage公司今年将提供新系列的灰色和米色简便桥，既具备FRP的强度和耐久性，又拥有防滑表面，而且可以定制颜色。随着公园预算的紧缩，美国城市和郡县在设法避免产生后期维护费用。

　　位于美国俄亥俄州Germantown的FiveRivers公园建造了一座20英尺的简便桥，跨越溪流。安装工程花了一小时，华氏个位数温度并不产生影响。

　　Reeve说，公园在建造更多的简便桥和自行车道，木桥的维护工作耗费时力，过几年就需加以更换。虽然木材比较便宜，但其成本会随着时间的流逝而增长。 本文来自123

　　Reeve预期该公司的桥梁业务将继续增长，因为有越来越多的简便桥有待建造，还有越来越多的现有桥梁需要现代化的更新解决方案。

　　他说：“我认为这是一个很有潜力的增长领域。对于桥梁和应用，我们将会树立起新的标准。”

　　他估计该公司约有三分之一的业务来自FRP桥梁，三分之一来自油田应用，另外三分之一来自滨江基础设施。