1、拯救通往海滩之路

坐落于普吉特海湾的海岸峭壁边，Howarth公园是华盛顿埃弗雷特一个树林茂密使用频繁的公园。公园以其壮观的景色和海边的小沙滩而闻名。但是，像大多数西雅图北部普吉特海湾东海岸一样，现在的海滩被北伯林顿铁路公司（BNSF）的铁路线从上而下切断。参观人员必须穿过铁路桥上的人行天桥，然后通过一座木制楼梯塔抵达海滩。

安装新型FRP玻璃钢格栅的桥梁通道

2、目前桥梁状况

现在的人行天桥高九英尺，宽八英尺，双跨钢箱桁架结构，从山坡上桥墩到中心钢支撑塔，跨度49英尺，跨越BNSF铁轨有80英尺。这座桥梁建造于1987年，取代了之前的木桥，全部由耐候钢管段建造而成。一家大型国家桥梁设计建造公司负责设计和建造，采用的是薄壁空心结构型材（HSS）。许多空心结构型材的桁架构件有1/8-3/16英寸厚。很有可能耐候钢因其耐候性和低维护性而被选用。

3、耐候钢

改造期间的桥梁

耐候钢经常被称作为耐大气腐蚀高强度钢，简称为Cor-Ten或Corten，最早产生于美国钢铁公司，有多种标准可供选择，包括A588和A847（用于管道和管状型材），它有一种特殊化学成分，可以使其表面形成一层防护的氧化物铜绿，这样可以减少或消除使用保护涂层。

最初，这种铜绿和普通碳钢的腐蚀类似，但一旦稳定后，在基础材料和外部环境之间会形成一个致密层。另外一些腐蚀会继续侵蚀材料结构，但速度非常缓慢。因此，这种铜绿能保护钢材防止大气腐蚀。耐候钢的成功应用需要多种因素，但其中最重要一点是关键设计概念-—钢材必须在润湿环境中充分干燥。如果长期在潮湿的环境中，氧化过程将会超过铜绿的保护阶段，那么有害的腐蚀将会产生。

新型FRP玻璃钢格栅构架

当这座桥建成的时候，耐候钢在全国各地的桥梁和其他建筑中广泛应用。然而，一些问题也渐渐开始出现。1989年，联邦公路管理局出版了一份技术咨询资料《结构用无涂层耐候钢》，提出了无涂层耐候钢在结构中的正确使用指南。本文件概述了不推荐使用耐候钢的几种情况。遗憾的是，这些情况可能都已经存在于Howarth公园人行天桥。

FHWA指南包括：1）耐候钢不可用于长时间潮湿环境中；2）耐候钢不可用于海洋环境；3）耐候钢不可用于现场条件不被允许快速干燥的环境，或细节设计可能引起钢表面触水的环境。所有这些状况都存在于这种结构件中，位于普吉特海湾海岸峭壁边上的公园人行天桥。

4、目前形势

改造前

当在山坡桥墩附近看到过度腐蚀的桁架构件时，业主开始担心桥梁的状况了。桥端和桥墩受周围的树木和植被影响与干燥风力作用隔离开。KPFF（KPFF Consulting Engineers, Seattle, WA ）被要求执行目前桥梁完整性的评估报告，所以决定对剩下的钢厚度进行调查研究。这些需要基于对部件的直观研究和原始钢构件厚度变薄的了解。梅思检测工程公司进行了桥梁结构所有组件中选定的空心结构型材截面厚度超声波测试。

箱形桁架的主要构件—弦，对角线和横梁，都被发现有最小截面损失。防护铜绿的作用如预期表现。桥梁的过道由3×12根木头，3个4x3x1?8英寸纵桁的空心结构型材组成，相应地支撑在桁架下弦杆点5x3x3?16横梁上。当一些木头被拆除用来测试空心结构纵梁构件时，发现许多腐蚀严重的地方，顶部出现很大的洞。这就是允许木头构件禁止钢表面干燥的设计细节导致的结果。而且，这些木头被螺钉固定在桁上，而这些螺钉都直接被钉在钢管上。这样水就很容易进到管道，从内腐蚀。另外，在木头过道表面之间，有很多沙子陷在接口中，海滩上的行人不断带来满是氯化的海滩沙子到钢表面。基于这些调查研究，这座桥梁立刻对外关闭整顿，开始进行新的设计取代这些已退化的部件。

5、改造修复设计

改造后

对不同类型的材料进行研究调查，最终决定采用FRP T-bar拉挤格栅。它防风雨，抗腐蚀，轻质。开口横截面可以使自由空气流入钢桁架构件。最初，改造设计想使用新的耐候钢空心结构件来取代腐蚀的桁。经过和FRP供应商讨论，设计出一个更优质的长期解决方案，使用FRP结构型材来取代原有的材料。四个6英寸长3?8英寸宽的双层FRP C形桁取代了三个4×3空心结构件盖板桁。

惟一使用耐候钢来改造取代的钢箱桁架是人行天桥桥墩附近的下弦拉杆和横梁。这些构件，作为目前钢结构至关重要的一部分，可能会处在不断的潮湿环境中，将应用高性能的涂料系统加以改造。

本次改造选择的FRP玻璃钢格栅是T形小间隔格栅，这种形状常常应用在游泳池和其他可赤脚行走的地方。Howarth公园项目选择此款产品，减少了行人从过道裂缝抛掷细小物品到底下铁路线的可能性。而且，减少了沙子掉落在钢横梁和盖板下面的对角线上。1/4英寸的FRP架空活动地板安装在这些构件上，沙子可穿过格栅掉落下来。

另外一个使用FRP格栅取代现有构件的好处是产品轻质，目前结构平台不能再有更多载重，也是一个非常重要的因素。这个改造方式减少了在结构上的负重和震动。

6、摆脱安装限制的设计

典型的钢桁腐蚀

另外一个选择轻质FRP产品的考虑是，Howarth公园人行天桥在较远的地方，位置偏远。远距离的现场施工条件意味着，承建商Forma 公司将随身携带所有的材料和设备到现场，在新的设计中也尽量减少现场焊接，FRP构件都是使用不锈钢螺栓和自攻螺钉操作连接。“沙盾”使用不锈钢金属夹，通常在木制构建中应用。整个项目都是使用手工工具完成.

FRP供应商制作结构材料现场施工图，类似于钢结构图纸。一旦施工开始，过程进展非常顺利。项目最大的挑战是铁路方面的审批，项目的实行需要完成一个高流量和有效的铁路线。这经历了一个漫长的过程。

7、结 语

完工项目

在过去的30年，Howarth公园人行天桥耐候钢构件尽管处在海洋环境中,但防腐蚀方面表现的还不错。当细节设计和桥梁防护影响了钢材构件的干燥环境，钢腐蚀问题也就越来越严重。使用耐候钢，需要合适的设计和细节处理保证空气循环，所以干燥周期非常重要。

FRP产品取代部分耐候钢，是因为优质的设计和建造。通常，FRP产品应用在腐蚀性环境中，比如化工厂和近海水处环境。作为抗腐蚀材料，FRP结构组件在本次对人行天桥改造非常有效顺利。目前天桥已对外开放，将会提供更长久的额外服务。