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(guò)鐵路橋上的人行天橋，然后通過(guò)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(guò)程將會(huì)超過(guò)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(wèn)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(wú)涂層耐候鋼》，提出了無(wú)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)取代腐蝕的桁。經(jīng)過(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)格柵掉落下來(lái)。
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(guò)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(guò)程。
7、結(jié) 語(yǔ)
完工項(xiàng)目
在過(guò)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(wèn)題也就越來(lái)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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