[圖文]美國耗資六十萬用玻璃纖維織物建造出未來橋樑
尼爾橋位於美國緬因州南部，車輛在上面呼嘯而過。這座小橋有兩個車道寬，34英尺長（約合10.4米），橫越一條小溪。黑色的瀝青和光滑的護欄能夠看出這座橋還比較新。但是，真正讓這座小橋獨樹一幟的是它的構造。
橋樑不是由鋼或混凝土構成，而是由23條碳和玻璃纖維織物的拱形結構組成。這些直徑12英吋（約合30厘米）的管子，通過膨脹、彎曲成適當的形狀再用塑膠樹脂進行硬化，並排安裝以後用混凝土進行填充，就像是意式通心粉一樣。最後鋪上橋板和壓實的土壤，拱形結構就能支撐標準的砂和瀝青路面了。
這座橋是設計師的第一個作品，它位於緬因大學奧羅諾分校50英里（約合80公里）處，採用了複合材料和傳統的混凝土相結合的設計。美國的60萬條公路橋樑中大約有16萬座橋樑亟待修繕或更換，如果這種混合設計法能得以流行，那麼纖維強化塑膠應用於公路將取得重大突破。
「這本來只是我們的一個實驗，但是現在是時候進行實踐，看看它是否真的可行。」高級複合材料的結構中心（Advanced Structures and Composites Center）的董事哈比·達蓋（Habib Dagher）說。
尼爾橋於去年的11月份開始建造，花費了約六十萬美元，使用偏轉傳感器和其他儀器進行監測。目前，正承受著每日高強度的交通測試。「它工作的好極了，」達蓋博士說。「並且它比預澆鑄制的橋樑要便宜17萬美元。」
這引起了歐巴馬政府的重視，交通部長拉胡德在8月參觀了該中心。一座類似的橋樑也在夏末完成了。該纖維拱橋設計是七個投標中標價最低的。纖維強化塑膠最初是用於衝浪板和遊艇，最近在飛機機翼和其他組件中得到使用，在20世紀80年代，纖維強化塑膠首次使用到橋樑的建設。土木工程師被它們得良好特性所吸引——強度高、重量輕，耐腐蝕。
但該材料沒有完全改革公路基礎設施。纖維強化塑膠鋼帶被用來修復現有的橋樑的混凝土和鋼材結構，或加強抗地震結構。由於除冰化學品破壞了混凝土導致鋼筋腐蝕，所以玻璃纖維桿取代了一部分的鋼筋混凝土。纖維增強塑膠大多被用於橋樑蓋板，那裡的耐腐蝕性是至關重要的，並且更輕的重量允許更高的車輛負載。但是至今只有少數幾個大型橋樑的支撐柱是由纖維增強塑膠組成。
專家說纖維增強塑膠沒有得到普遍利用的原因之一是工程師和承包商對該原材料沒有太多的認知，纖維增強塑膠在公路建設中如何使用的標準體系尚未確立。美國複合材料製造商協會（American Composites Manufacturers Association）倡導使用複合材料的主任約翰·布塞爾（John Busel）說：「工程師非常注重安全問題。他們希望完全瞭解該原材料如何研製和如何持久使用。」
該材料也並不總是與其他物質相融合。纖維增強塑膠橋面板其中一個問題就是——覆蓋路面的瀝青或混凝土——很快就壓壞了。加州大學戴維斯分校工程助理鄭麗娟教授說。但是，對於利用纖維增強塑膠的主要爭論還是它的經濟效益。「第1個是前期的成本問題，」南卡羅來納大學的副教授保羅·齊爾（Paul Ziehl）說。
齊爾博士幫助設計和測試了得克薩斯州一個應用了纖維增強塑膠的小橋橋樑，他說：「如果你要設計東西，那麼從最優工程技術角度來說，他們最開始是獨一無二的，直到取得經濟效益才得以推廣。」以得克薩斯州橋樑為例，是經過特別定制設計並採用勞動密集型的方法建造的。
「建造業對於成本是斤斤計較的，」布賽爾先生說，「纖維增強塑膠更昂貴，有時比傳統的材料要貴一倍。」承包商需要知道的是：使用輕便的材料可以節省運輸、勞動力、設備花費和潛在的維修費用。
這些經費的節省也是緬因大學設計的其中一個目標，達蓋博士說。使用昂貴的纖維增強塑膠材料——主要作用是構成混凝土的框架結構。管子能保護混凝土不受除冰化學品的侵蝕，從而降低維護的成本。
管狀的橋拱不是僅有的混合設計。伊利諾伊州威爾米特的慧聰橋公司工程師兼總裁約翰·希爾曼（John Hillman），開發的直梁使用了聚合物、混凝土和鋼的混合物。橋樑是由一個長方形的纖維增強塑膠管與拱形管道形成的。管道內充滿了混凝土——增強了抗壓強度。該橋樑已在科羅拉多州的鐵路橋和伊利諾伊州和新澤西州的一些道路橋樑進行測試使用。
「對橋樑的設計要與傳統的建造方法相一致，已經從事設計工作14年之久的希爾曼先生說：「在安裝成本上來看，纖維增強塑膠材料與混凝土和鋼材的橋樑安裝成本已經非常接近了。」
希爾曼先生設計的橋樑仍然必須用卡車運送，儘管它們很輕。然而，緬因大學設計的橋拱可以在現場建造——玻璃纖維織物膨脹並彎成一個簡單的結構然後用真空泵灌注樹脂。它們很輕所以能夠進行迅速的安裝，然後注入混凝土。這樣就不需要大型起重機或其他重型設備的輔助。達蓋博士說：「第二座大橋是在9個工作日內建造完成的。」
子公司正在開發更多的項目。「未來我們將看到一個橫跨300英尺（約合91米）的一座橋樑建成，」達蓋博士說，「我們非常高興能達到這一個新的水平。」
