1、拯救通往海灘之路
坐落于普吉特海灣的海岸峭壁邊，Howarth公園是華盛頓埃弗雷特一個(gè)樹林茂密使用頻繁的公園。公園以其壯觀的景色和海邊的小沙灘而聞名。但是，像大多數(shù)西雅圖北部普吉特海灣東海岸一樣，現(xiàn)在的海灘被北伯林頓鐵路公司（BNSF）的鐵路線從上而下切斷。參觀人員必須穿過鐵路橋上的人行天橋，然后通過一座木制樓梯塔抵達(dá)海灘。
安裝新型FRP玻璃鋼格柵的橋梁通道
2、目前橋梁狀況
現(xiàn)在的人行天橋高九英尺，寬八英尺，雙跨鋼箱桁架結(jié)構(gòu)，從山坡上橋墩到中心鋼支撐塔，跨度49英尺，跨越BNSF鐵軌有80英尺。這座橋梁建造于1987年，取代了之前的木橋，全部由耐候鋼管段建造而成。一家大型國(guó)家橋梁設(shè)計(jì)建造公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建造，采用的是薄壁空心結(jié)構(gòu)型材（HSS）。許多空心結(jié)構(gòu)型材的桁架構(gòu)件有1/8-3/16英寸厚。很有可能耐候鋼因其耐候性和低維護(hù)性而被選用。
3、耐候鋼
改造期間的橋梁
耐候鋼經(jīng)常被稱作為耐大氣腐蝕高強(qiáng)度鋼，簡(jiǎn)稱為Cor-Ten或Corten，zui早產(chǎn)生于美國(guó)鋼鐵公司，有多種標(biāo)準(zhǔn)可供選擇，包括A588和A847（用于管道和管狀型材），它有一種特殊化學(xué)成分，可以使其表面形成一層防護(hù)的氧化物銅綠，這樣可以減少或消除使用保護(hù)涂層。
zui初，這種銅綠和普通碳鋼的腐蝕類似，但一旦穩(wěn)定后，在基礎(chǔ)材料和外部環(huán)境之間會(huì)形成一個(gè)致密層。另外一些腐蝕會(huì)繼續(xù)侵蝕材料結(jié)構(gòu)，但速度非常緩慢。因此，這種銅綠能保護(hù)鋼材防止大氣腐蝕。耐候鋼的成功應(yīng)用需要多種因素，但其中zui重要一點(diǎn)是關(guān)鍵設(shè)計(jì)概念-—鋼材必須在潤(rùn)濕環(huán)境中充分干燥。如果*在潮濕的環(huán)境中，氧化過程將會(huì)超過銅綠的保護(hù)階段，那么有害的腐蝕將會(huì)產(chǎn)生。
新型FRP玻璃鋼格柵構(gòu)架
當(dāng)這座橋建成的時(shí)候，耐候鋼在全國(guó)各地的橋梁和其他建筑中廣泛應(yīng)用。然而，一些問題也漸漸開始出現(xiàn)。1989年，聯(lián)邦公路管理局出版了一份技術(shù)咨詢資料《結(jié)構(gòu)用無涂層耐候鋼》，提出了無涂層耐候鋼在結(jié)構(gòu)中的正確使用指南。本文件概述了不*使用耐候鋼的幾種情況。遺憾的是，這些情況可能都已經(jīng)存在于Howarth公園人行天橋。
FHWA指南包括：1）耐候鋼不可用于長(zhǎng)時(shí)間潮濕環(huán)境中；2）耐候鋼不可用于海洋環(huán)境；3）耐候鋼不可用于現(xiàn)場(chǎng)條件不被允許快速干燥的環(huán)境，或細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)可能引起鋼表面觸水的環(huán)境。所有這些狀況都存在于這種結(jié)構(gòu)件中，位于普吉特海灣海岸峭壁邊上的公園人行天橋。
4、目前形勢(shì)
改造前
當(dāng)在山坡橋墩附近看到過度腐蝕的桁架構(gòu)件時(shí)，業(yè)主開始擔(dān)心橋梁的狀況了。橋端和橋墩受周圍的樹木和植被影響與干燥風(fēng)力作用隔離開。KPFF（KPFF Consulting Engineers, Seattle, WA ）被要求執(zhí)行目前橋梁完整性的評(píng)估報(bào)告，所以決定對(duì)剩下的鋼厚度進(jìn)行調(diào)查研究。這些需要基于對(duì)部件的直觀研究和原始鋼構(gòu)件厚度變薄的了解。梅思檢測(cè)工程公司進(jìn)行了橋梁結(jié)構(gòu)所有組件中選定的空心結(jié)構(gòu)型材截面厚度超聲波測(cè)試。
箱形桁架的主要構(gòu)件—弦，對(duì)角線和橫梁，都被發(fā)現(xiàn)有zui小截面損失。防護(hù)銅綠的作用如預(yù)期表現(xiàn)。橋梁的過道由3×12根木頭，3個(gè)4x3x1?8英寸縱桁的空心結(jié)構(gòu)型材組成，相應(yīng)地支撐在桁架下弦桿點(diǎn)5x3x3?16橫梁上。當(dāng)一些木頭被拆除用來測(cè)試空心結(jié)構(gòu)縱梁構(gòu)件時(shí)，發(fā)現(xiàn)許多腐蝕嚴(yán)重的地方，頂部出現(xiàn)很大的洞。這就是允許木頭構(gòu)件禁止鋼表面干燥的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)導(dǎo)致的結(jié)果。而且，這些木頭被螺釘固定在桁上，而這些螺釘都直接被釘在鋼管上。這樣水就很容易進(jìn)到管道，從內(nèi)腐蝕。另外，在木頭過道表面之間，有很多沙子陷在接口中，海灘上的行人不斷帶來滿是氯化的海灘沙子到鋼表面?；谶@些調(diào)查研究，這座橋梁立刻對(duì)外關(guān)閉整頓，開始進(jìn)行新的設(shè)計(jì)取代這些已退化的部件。
5、改造修復(fù)設(shè)計(jì)
改造后
對(duì)不同類型的材料進(jìn)行研究調(diào)查，zui終決定采用FRP T-bar拉擠格柵。它防風(fēng)雨，抗腐蝕，輕質(zhì)。開口橫截面可以使自由空氣流入鋼桁架構(gòu)件。zui初，改造設(shè)計(jì)想使用新的耐候鋼空心結(jié)構(gòu)件來取代腐蝕的桁。經(jīng)過和FRP供應(yīng)商討論，設(shè)計(jì)出一個(gè)更的*解決方案，使用FRP結(jié)構(gòu)型材來取代原有的材料。四個(gè)6英寸長(zhǎng)3?8英寸寬的雙層FRP C形桁取代了三個(gè)4×3空心結(jié)構(gòu)件蓋板桁。
惟一使用耐候鋼來改造取代的鋼箱桁架是人行天橋橋墩附近的下弦拉桿和橫梁。這些構(gòu)件，作為目前鋼結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的一部分，可能會(huì)處在不斷的潮濕環(huán)境中，將應(yīng)用高性能的涂料系統(tǒng)加以改造。
本次改造選擇的FRP玻璃鋼格柵是T形小間隔格柵，這種形狀常常應(yīng)用在游泳池和其他可赤腳行走的地方。Howarth公園項(xiàng)目選擇此款產(chǎn)品，減少了行人從過道裂縫拋擲細(xì)小物品到底下鐵路線的可能性。而且，減少了沙子掉落在鋼橫梁和蓋板下面的對(duì)角線上。1/4英寸的FRP架空活動(dòng)地板安裝在這些構(gòu)件上，沙子可穿過格柵掉落下來。
另外一個(gè)使用FRP格柵取代現(xiàn)有構(gòu)件的好處是產(chǎn)品輕質(zhì)，目前結(jié)構(gòu)平臺(tái)不能再有更多載重，也是一個(gè)非常重要的因素。這個(gè)改造方式減少了在結(jié)構(gòu)上的負(fù)重和震動(dòng)。
6、擺脫安裝限制的設(shè)計(jì)
典型的鋼桁腐蝕
另外一個(gè)選擇輕質(zhì)FRP產(chǎn)品的考慮是，Howarth公園人行天橋在較遠(yuǎn)的地方，位置偏遠(yuǎn)。遠(yuǎn)距離的現(xiàn)場(chǎng)施工條件意味著，承建商Forma 公司將隨身攜帶所有的材料和設(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)，在新的設(shè)計(jì)中也盡量減少現(xiàn)場(chǎng)焊接，F(xiàn)RP構(gòu)件都是使用不銹鋼螺栓和自攻螺釘操作連接。“沙盾”使用不銹鋼金屬夾，通常在木制構(gòu)建中應(yīng)用。整個(gè)項(xiàng)目都是使用手工工具完成
FRP供應(yīng)商制作結(jié)構(gòu)材料現(xiàn)場(chǎng)施工圖，類似于鋼結(jié)構(gòu)圖紙。一旦施工開始，過程進(jìn)展非常順利。項(xiàng)目zui大的挑戰(zhàn)是鐵路方面的審批，項(xiàng)目的實(shí)行需要完成一個(gè)高流量和有效的鐵路線。這經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。
7、結(jié) 語
完工項(xiàng)目
在過去的30年，Howarth公園人行天橋耐候鋼構(gòu)件盡管處在海洋環(huán)境中,但防腐蝕方面表現(xiàn)的還不錯(cuò)。當(dāng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和橋梁防護(hù)影響了鋼材構(gòu)件的干燥環(huán)境，鋼腐蝕問題也就越來越嚴(yán)重。使用耐候鋼，需要合適的設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)處理保證空氣循環(huán)，所以干燥周期非常重要。
FRP產(chǎn)品取代部分耐候鋼，是因?yàn)榈脑O(shè)計(jì)和建造。通常，F(xiàn)RP產(chǎn)品應(yīng)用在腐蝕性環(huán)境中，比如化工廠和近海水處環(huán)境。作為抗腐蝕材料，F(xiàn)RP結(jié)構(gòu)組件在本次對(duì)人行天橋改造非常有效順利。目前天橋已對(duì)外開放，將會(huì)提供更*的額外服務(wù)。
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