工程面臨的挑戰(zhàn)：
橋梁主要用于承載重型履帶軍用車輛。希望應用低成本，可持續(xù)使用和低維護費用的解決方案，取代那些傳統(tǒng)的易于腐朽的木橋。
設計方案：
大橋橫梁與縱梁的建造，與橋樁和經特殊壓擠工藝制造的工字梁（不相溶聚合物結合高密度聚乙烯和纖維增強聚丙烯）連接。
一個低成本新品復合材料“超強基”在美軍的努力下誕生了。美軍Fort Bragg①基地是美陸軍第18空降軍，第82空降師，美國陸軍特種作戰(zhàn)司令部和美國跳傘隊的大本營。目前基地正在使用M-1 Abrams 型坦克測試Fort Bragg基地交通基礎設施承載的極限，特別是位于基地附近的木結構橋梁的承載力。該橋梁的理論承受力是6噸，但是橋體的一些橫梁已經高度受損。因此，當工程師研究與發(fā)展中心（ERDC），和美國陸軍建筑工程實驗室（CERL）的相關專業(yè)人員和美國陸軍工程兵部隊的材料工程師Richard Lampo，一同來到Fort Bragg基地。經過研究提出的橋梁改進方案是，應用再生塑料重新建造一座新的橋梁，以取代原先這座木結構橋梁。Fort Bragg基地的公共工程局（DPW）考慮后接受了這項建議，并且提出，新的橋梁建成后，首先要確保FortBragg基地重型坦克車輛的正常行駛。此外，國防部腐蝕預防與控制項目副部長承諾為該項目的設計、建造、初始載荷測試等方面提供資金支持。美國國防部最近的研究報告顯示，美國國防部在對抗基地設備和基礎設施腐蝕的問題上，大約每年投入的資金是225億美元。因此，國防部頒布了“綠色”采購政策和相應的聯(lián)邦法律法規(guī)，大力發(fā)展美軍基地設施建設質量。
政府如此大力支持的結果，終于促成了這座史無前例的復合材料橋梁的誕生。這座大橋的工字梁，橋板，欄桿，和堅固的原形橋樁，無一例外，全部采用復合材料制成。建造這些部件的原料共計39噸，包括：防腐原料，水，耐磨高密度聚乙烯和纖維增強聚丙烯。
共混聚合物
不相溶聚合物共混結合高密度聚乙烯的強度和玻璃纖維增強的硬度建造的工字梁硬度甚至高于鋼鐵材質。
復合材料橋梁的各個零部件是在Axion國際控股公司③專業(yè)人員的指導下生產完成的。該公司設立在Rutgers大學④的AMIPP先進聚合物研發(fā)中心擁有復合材料專利制造工藝和特許證書。首席研究員Thomas Noskers博士負責在研發(fā)過程中的監(jiān)督、指導工作。玻璃纖維增強丙烯是從廢舊的汽車保險杠中回收利用的。盡管對于纖維的長短沒有過于嚴格的限制，但最理想的纖維長度還是在5毫米~10毫米之間。
采用Rutgers加工程序，Axion公司的壓擠機首先用不相溶聚合物共混的方式將高密度聚乙烯和纖維增強丙烯結合到一起，簡單的說，混合兩種或兩種以上不相溶聚合物生產出復合材料。由此可以將高密度聚乙烯的強度與玻璃纖維增強聚丙烯的剛度很好的結合起來。通常，高密度聚乙烯具一定強度，但是，卻不具備很好剛度。Axion公司工程部經理George Nagle說，“在某種意義上，我們目前針對高密度聚乙烯材料應用的技術已經取得了一加一等于三的結果。”
Rutgers加工程序能夠大大提高擠壓零件的機械性能。在傳統(tǒng)的擠壓工藝中，纖維通常會沿著表面結構延長，容易造成受力不均。Rutgers大學的研究人員已經克服了這個缺陷。他們研發(fā)出一種方法，能夠在加工過程中，使加入的纖維方向一致，這樣不但能減少纖維使用量，而且具備更大的同軸屬性。舉例來說，由于傳統(tǒng)產品由于纖維方向是隨機鋪放，因此兩種方法生產的產品要達到同樣強度，加工傳統(tǒng)產品時就必須加入重量34%的纖維，而新型Rutgers加工程序只需加入重量11%的纖維。從而大大降低了生產成本。
Nagle 表示，“一旦完成該擠壓程序，最終制成的復合材料部件能夠比同重量的鋼材具有相同甚至更高的強度�！�
工字梁 為美軍坦克鋪平前進道路
在Fort Bragg基地現(xiàn)有的木質結構橋梁，已經高度腐化，初始的額定載荷能力為4噸。Nagle解釋說，“我們面對的這座大橋，比傳統(tǒng)的主要為汽車用途的大橋，要經受更大的載荷考驗�！薄耙虼嗽谠u估大橋設計方案的過程中，大橋的負載能力，抗伸縮性，耐久性，以及抗腐蝕性這幾方面就顯得尤其重要。”
M.G. McLaren工程咨詢公司承擔了大橋的設計工作。同時，材料工程師Lampo和來自工程師研究與發(fā)展中心（ERDC）、美國陸軍建筑工程實驗室的相關技術人員也對大橋的設計方案提供了幫助。新的設計理念基本與傳統(tǒng)木質橋梁的建造方法一致：1）在橋的兩端打樁，以防止雨季來臨時，水位上漲導致的水土流失；2）橋板下共計四排橋樁，每根圓形橋樁都由復合材料實體澆注制成，直徑為305毫米，高度為14米~20米不等；3）每四根橋樁用一根3.7米的橫梁固定。每四根橫梁支撐一根12.2米的縱梁。當然，縱梁安裝的方向與坦克行駛方向一致。
“大橋的每一根縱梁都相互連接并互相支撐，這樣能夠使每根梁都平均受力，” Green解釋說。最后，再安裝上復合材料的橋板，保險杠和欄桿，大功告成（大橋的所有零部件，除了橋板栓和緊固件，剩下全部通過Axion公司復合材料生產完成。）。
對于Fort Bragg基地的大橋來說，設計上的最關鍵部分莫過于這根457毫米寬的工程復合材料工字梁（包括縱梁和橫梁）。
大橋應用的所有結構復合材料的拉伸容限都設計為600psi，壓縮和彎曲應力都提供了很大程度的安全保障，是對應變率不敏感的材料。該種復合材料的破壞應變是3%，大大高于木材的0.7%。
搭建中的復材橋梁
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