聚合物网格技术是桥梁的福音

当人们期待已久的151号高速公路绕过威斯康星州的丰迪拉克(fondu Lac),于今年晚些时候开通时,向北行驶的车辆将通过一座全国独一无二的桥,穿过德内夫河(DeNeveu Creek)。

从外部看,桥看起来和它相邻的孪生桥一模一样。然而,在内部,混凝土桥面用一种新型纤维增强聚合物(FRP)网格系统加固,可以取代未来桥梁中传统的环氧涂层钢筋(钢筋)。

威斯康星大学麦迪逊分校土木与环境工程教授Larry Bank,副教授Mike Oliva和研究生David jacobson和Mack Conachen开发了该系统,与目前桥梁建造者使用的钢筋相比,该系统有几个优点。“混凝土甲板上的钢筋被腐蚀了,”Bank解释道。“腐蚀导致混凝土开裂,然后混凝土脱落,出现坑洞,人们不喜欢在桥上出现这些问题。”

Bank说,因为它是非金属的,纤维增强聚合物材料不会被腐蚀,因此它的耐久性至少可以持续75年。他说:“大多数桥面只能使用30到40年,之后就必须更换。”

虽然耐用性是玻璃钢技术的一个好处,但班克和他的学生们将他们的系统向前推进了一大步。传统上,钢和FRP加固构件都是长棒状的,工人们必须将它们固定在一起。但与明尼苏达州查特菲尔德(Chatfield)的制造商Strongwell合作,Bank的团队设计了预制的三维玻璃钢网格,起重机可以迅速安装到位,减少了数周的劳动密集型工作。

这意味着工人们可以更快地浇筑混凝土,加快桥梁建设或桥面更换。班克说:“我们的想法是,如果你必须在像I-90这样繁忙的道路上更换桥面,你要尽快完成,这样你就不会有危险的绕道或更糟糕的弯道。”

玻璃钢网格系统是在任何地方安装的同类系统中第一个,这要感谢联邦公路管理局的创新桥梁研究和建设项目的资助,以及威斯康星州运输部(DOT)合作伙伴的合作。

马克·克利普斯坦(Mark Klipstein)是交通部的项目经理,负责监督151号高速公路旁通工程,并“自愿”为这项独特的研究实验修建了德内夫河的两座桥梁。“我们有两个紧挨着的结构,长度和宽度都差不多,”他说。“正因为如此,它给了我们一个机会,使用目前在州内几乎所有结构中使用的材料来建造传统结构,以及新的纤维增强结构。”欧洲杯足球竞彩

他说,这样做使研究人员、交通部人员和阿尔弗雷德·贝内施公司(Alfred Benesch and Co.)——一家有记录的专业工程公司——能够比较建造时间和成本,并研究每座桥梁在一段时间内的性能。

施工前,Bank和他的学生开发了计算机模型,并在校园的威斯康星结构和材料测试实验室进行了FRP网格加固混凝土的实际测试。欧洲杯足球竞彩但也许最能说明玻璃钢桥强度的测试是在2004年夏末,当时班克和他的学生们看到工人们驾驶着六辆总计30万磅重的自卸卡车穿过该桥。

美国交通部负责桥梁设计项目的结构部门负责人杰拉尔德·安德森(Gerald Anderson)说,玻璃钢生产和材料性能的最新进展使玻璃钢桥面设计在威斯康星州成为现实。他说:“威斯康辛州运输部将FRP研究视为未来钢筋混凝土设计的一个有前景的潜在投资。”威斯康辛州交通部(Wisconsin DOT)可能最终能够设计出一种非腐蚀性FRP材料加固的混凝土,这种材料的性能远远超过传统的环氧涂层钢筋桥面。这将节省建造成本,以抵消玻璃钢材料成本,以及节省日常甲板维护,延长甲板更换前的使用寿命。”欧洲杯足球竞彩

尽管建造第一座玻璃钢网格桥的成本高于传统桥梁,但世行表示,大规模生产而不是定制设计的玻璃钢网格,以及它们延长的耐久性,将使该系统在成本上具有竞争力。他说:“玻璃钢加固系统的成本约为每平方英尺20美元,考虑到在施工中节省的时间和劳动力,这与传统的钢筋加固桥是有竞争力的。”

现在,他的团队正在与Strongwell合作开发一种更好、更划算的下一代系统。虽然目前还没有在威斯康辛州建造更多frp网格桥的计划,但这项技术正在流行起来:6月份,密苏里州格林县的工人将使用该系统的一个变体。

http://www.wisc.edu/

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