《环球科学》：修护桥梁的“强力胶”

　　调查人员至今没有弄清美国明尼阿波利斯市I-35W大桥垮塌的真正原因。2007年8月1日，这座大桥突然垮塌，坠入密西西比河，导致13人死亡、100多人受伤。近年来，一系列不那么轰动的事故，已经引起了美国国内桥梁工程师们的关注。能够降低桥梁日常维护成本，并对桥梁结构影响较小的新材料，成了工程师们重点关注的对象，因为美国在基础设施建设方面的投资已经日益减少。用美国俄勒冈州桥梁工程师、美国柏诚集团公司（ParsonsBrinkerhoff）顾问马克·广田（Mark Hirota）的话来说：“任由桥梁年久老化，到时候再重建一座了事的日子，已经一去不复返了。”

　　美国土木工程师协会（AmericanSociety of CivilEngineers）在2005年所作的一项调查显示，美国有27.1%的桥梁存在结构缺陷或功能老化，这意味着至少16万座桥梁存在隐患。据估计，未来20年，每年用于维修这些桥梁的费用约为100亿美元。1967年建成的I-35W大桥，是一座由多组钢梁支撑的上承式桁架桥，它在多年前就引起了明尼苏达州运输部的注意。大桥垮塌后，美国运输部长玛丽·彼得斯（MaryPeters）立即下令，对美国所有与I-35W大桥跨度相近的钢结构上承式桁架桥展开检查。桁架桥（trussbridge）是最古老的一种桥梁结构，设计十分简单，建造费用也比悬索桥（suspension bridge）和斜拉桥（cable-stayedbridge）便宜。不过，对于哪种桥梁更有可能突然垮塌，工程师们还没有得出结论。

　　彼得斯指出，初步的调查已经将问题焦点锁定在I-35W大桥节点板（gussetplate）的应力异常上面。（节点板是一种将钢梁结合在一起的构件，可以像I-35W大桥那样使用铆钉连接，也可以采用焊接或闩接等其他技术。）她还向美国各州发出警告，要求认真对待维修或重建工程给桥梁增加的压力。一些工程师最近开始把焦点放在另一个尚未完全理解的问题上：节点板为什么会断裂失效？2006年，加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）的罗伯特·G·德赖弗（Robert G.Driver）及其同事就在《加拿大土木工程杂志》（Canadian Journal of CivilEngineering）上发表了相关研究报告。

　　由于金属的疲劳和锈蚀，钢梁和节点板上的裂纹会越来越多，仅有3毫米宽的裂纹就能让构件断裂，进而造成结构失效。这一问题的传统维修方法是，在裂纹或更大的裂缝上焊上或闩上一块钢板进行加固。但是这种方法有几大缺点：增加桥梁的重量，需要动用昂贵的重型机械（例如起重机），还常常需要封桥施工阻碍交通。

　　一种新型碳纤维加固聚合物，也许提供了一个快速修补的替代方法。“它的工作原理很像我们日常使用的创可贴，”美国亚利桑那大学土木工程教授哈米德·萨阿达特曼内斯（HamidSaadatmanesh）说。这种被称作“碳纤维外包”（CarbonWrap）的新材料是他在6年前研制成功的，现在已进入商业应用阶段。