尼爾橋位于美國(guó)緬因州南部,車輛在上面呼嘯而過(guò)。這座小橋有兩個(gè)車道寬,34英尺長(zhǎng)(約合10.4米),橫越一條小溪。黑色的瀝青和光滑的護(hù)欄能夠看出這座橋還比較新。但是,真正讓這座小橋獨(dú)樹(shù)一幟的是它的構(gòu)造。
橋梁不是由鋼或混凝土構(gòu)成,而是由23條碳和玻璃纖維織物的拱形結(jié)構(gòu)組成。這些直徑12英寸(約合30厘米)的管子,通過(guò)膨脹、彎曲成適當(dāng)?shù)男螤钤儆盟芰蠘?shù)脂進(jìn)行硬化,并排安裝以后用混凝土進(jìn)行填充,就像是意式通心粉一樣。最后鋪上橋板和壓實(shí)的土壤,拱形結(jié)構(gòu)就能支撐標(biāo)準(zhǔn)的砂和瀝青路面了。
這座橋是設(shè)計(jì)師的第一個(gè)作品,它位于緬因大學(xué)奧羅諾分校50英里(約合80公里)處,采用了復(fù)合材料和傳統(tǒng)的混凝土相結(jié)合的設(shè)計(jì)。美國(guó)的60萬(wàn)條公路橋梁中大約有16萬(wàn)座橋梁亟待修繕或更換,如果這種混合設(shè)計(jì)法能得以流行,那么纖維強(qiáng)化塑料應(yīng)用于公路將取得重大突破。
“這本來(lái)只是我們的一個(gè)實(shí)驗(yàn),但是現(xiàn)在是時(shí)候進(jìn)行實(shí)踐,看看它是否真的可行。”高級(jí)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)中心(Advanced Structures and Composites Center)的董事哈比·達(dá)蓋(Habib Dagher)說(shuō)。
尼爾橋于去年的11月份開(kāi)始建造,花費(fèi)了約六十萬(wàn)美元,使用偏轉(zhuǎn)傳感器和其他儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前,正承受著每日高強(qiáng)度的交通測(cè)試!八ぷ鞯暮脴O了,”達(dá)蓋博士說(shuō)!安⑶宜阮A(yù)澆鑄制的橋梁要便宜17萬(wàn)美元。”
這引起了奧巴馬政府的重視,交通部長(zhǎng)拉胡德在8月參觀了該中心。一座類似的橋梁也在夏末完成了。該纖維拱橋設(shè)計(jì)是七個(gè)投標(biāo)中標(biāo)價(jià)最低的。纖維強(qiáng)化塑料最初是用于沖浪板和游艇,最近在飛機(jī)機(jī)翼和其他組件中得到使用,在20世紀(jì)80年代,纖維強(qiáng)化塑料首次使用到橋梁的建設(shè)。土木工程師被它們得良好特性所吸引 ——強(qiáng)度高、重量輕,耐腐蝕。
但該材料沒(méi)有完全改革公路基礎(chǔ)設(shè)施。纖維強(qiáng)化塑料鋼帶被用來(lái)修復(fù)現(xiàn)有的橋梁的混凝土和鋼材結(jié)構(gòu),或加強(qiáng)抗地震結(jié)構(gòu)。由于除冰化學(xué)品破壞了混凝土導(dǎo)致鋼筋腐蝕,所以玻璃纖維桿取代了一部分的鋼筋混凝土。纖維增強(qiáng)塑料大多被用于橋梁蓋板,那里的耐腐蝕性是至關(guān)重要的,并且更輕的重量允許更高的車輛負(fù)載。但是至今只有少數(shù)幾個(gè)大型橋梁的支撐柱是由纖維增強(qiáng)塑料組成。
專家說(shuō)纖維增強(qiáng)塑料沒(méi)有得到普遍利用的原因之一是工程師和承包商對(duì)該原材料沒(méi)有太多的認(rèn)知,纖維增強(qiáng)塑料在公路建設(shè)中如何使用的標(biāo)準(zhǔn)體系尚未確立。美國(guó)復(fù)合材料制造商協(xié)會(huì)(American Composites Manufacturers Association)倡導(dǎo)使用復(fù)合材料的主任約翰·布塞爾(John Busel)說(shuō):“工程師非常注重安全問(wèn)題。他們希望完全了解該原材料如何研制和如何持久使用!