内华达州交通运输部(NDOT)最近使用了Composite Advantage(美国俄亥俄州代顿市)的纤维增强复合材料(FRP)FiberSPAN系统,以沿内华达州的88号州际公路建立共享使用的路径。
复合材料重量轻,耐腐蚀,强度高,使用寿命长,这些特性使其自然适合基础设施项目。尽管复合材料已被用于修复道路、桥梁、水/排水系统和海堤、以及建造弹性结构,但尚未广泛采用。
但是,复合材料在基础设施中的作用正处于一个有趣的时刻。2018年8月,美国引入了两党立法,旨在鼓励对基础设施项目进行研究和使用创新材料。该法案被称为“ 美国增长和基础设施新近发展的创新材料(IMAGINE)法”,旨在引导参与建筑和基础设施项目的决策者考虑将创新材料作为一种选择。立法背后的想法是,对收益和特性复合材料的教育将帮助设计师和工程师重新考虑基础设施项目。

老化的基础设施继续为复合材料提供潜在的巨大市场。据美国公路和运输建筑商协会一2019报告,超过在美国超过600,000座桥梁中,有47,000座桥梁状况不佳,需要紧急维修。
衰落的桥梁只是鼓励开发许多启用复合材料的技术的基础结构问题之一。由于钢筋的腐蚀和破坏而导致的混凝土早期变质已得到充分证明。常规维修可能耗资数十亿美元。在许多地方,易腐蚀的钢筋混凝土的使用寿命被限制为25年,而不是其倡导者曾经承诺的75至100年。因此,使用复合钢筋的生命周期成本优势(更不用说安全性优势)继续克服了反对变更的城市的阻力。
例如,内华达州运输部(NDOT)使用Composite Advantage的(FRP)FiberSPAN系统在内华达州28号州际公路上建立了一条共享使用的路径。NDOT和塔霍运输区开辟了新的塔霍2019年6月的东岸步道(East Shore Trail)。每年的28号州际公路是一条两车道的山腰公路,与太浩湖未开发的海岸线相距11英里,每年有超过100万的游客前来旅行。NDOT发起了一条共享使用路径项目,以支持未来20年交通流量翻番的预期,同时保护该地区的生态系统,并解决站点停车位有限和缺乏安全通道的问题。选择Composite Composite的FiberSPAN来满足在该地区不平坦的斜坡上构建共享使用路径的需求。在该路径的11英里处安装了32个40英尺的桥跨段。跨度被分组以创建五个不同的桥梁,这些桥梁用于坡度过大而无法提供平坦步行表面的区域。FRP甲板宽134英寸,最薄部分的结构厚度为5英寸,交叉斜率为1%。面板涂有1/8英寸防滑聚合物聚集表面,重8.8 psf。甲板重量(包括磨损面,路缘和栏杆)为12 psf。规格要求要求行人荷载为90 psf的均匀活动荷载。甲板的中跨挠度限制为L / 500,上层建筑的中跨挠度限制为L / 360。车辆的最大负载为H-5,后轴负载为8,000磅。中跨FRP挠度限制为L / 300。
除桥面甲板外,Composite Advantage的产品还包括复合桩和挡泥板系统,用于修复老化的滨水基础设施,包括新泽西州开普梅半岛南端的海滨度假胜地的桥梁和位于詹姆斯敦的苏格兰渡轮码头。
在世界其他地区,复合材料在取代民用基础设施方面的应用也在不断发展。2019年,Fiber火欧洲与可持续基础设施系统合作在澳大利亚生产复合材料桥梁。FiberCore Europe的InfraCore Inside技术可实现满足所有标准和政府要求的复合结构,同时提供100年的几乎免维护的使用寿命。在荷兰,比利时,英国,法国,意大利,瑞典,挪威,中国,美国以及现在的澳大利亚,已经安装了900多种桥梁和锁闸,从自行车和人行桥到世界上最长的复合材料桥。
复合材料自行车桥。FiberCore受Noord-Brabant省的委托,在荷兰的Gemert Noord-Om高速公路项目上建造了这座37米的夹紧式复合材料自行车桥。
增材制造等技术也开始在基础设施项目中发挥更大的作用。例如,Royal HaskoningDHV(荷兰的阿默斯福特),CEAD(荷兰的代尔夫特)和DSM(荷兰的阿姆斯特丹)设计了轻巧的3D打印的纤维增强聚合物(FRP)人行天桥原型。桥由玻璃纤维填充的热塑性PET(DSM的Arnite)组成,在3D打印过程中用连续的玻璃纤维增强热塑性PET 。据说这种组合具有很高的强度,多功能性和可持续性。(来源:compositesworld、复材模压)
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