匹兹堡大桥，垮塌在了拜登拜访之前，钢材腐蚀或为主因

摘要：美东时间28日早上6点50，匹兹堡弗里克公园大桥突然坍塌，正在桥面行驶的多辆车随着坍塌的大桥坠入干河谷，有10人受伤，其中4人送医抢救。美国基建确实情况严峻，或许，拜登的基建计划因这桥而更加顺利。
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1、引言
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拜登上台后，对我国的基建成果眼红不已，提出了基建计划提案，也想成为“基建狂魔”。不过，经费从最初的4万亿逐渐缩减到了1.2万亿美元。就在基建计划提案通过后的半年不到，就在拜登前去匹兹堡进行基建计划演讲的前几个小时，匹兹堡弗里克公园大桥突然坍塌了，好巧不巧。
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拜登基建计划

' j+ D' I; @) c. [8 B* E2、大桥概况

这座垮塌的大桥名为Fern Hollow Bridge，横跨在Fern Hollow Creek河流之上，是Frobs Ave的一部分，靠近S Braddock Ave。始建于1970年，用来替换原来的钢结构拱桥。
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Fern Hollow Bridge 位置

; w. K0 \9 m3 s& d  s2 a新桥主体也是钢架结构，只不过取消了拱形结构，改成直的斜柱钢刚架结构。1973年开通，距今约50年。桥梁总长136.2m，宽15.2m，最长跨度50.6m，属于中跨度桥梁。据了解，这座桥建成以后，还获得了中跨度、高间隙奖项。

桥梁获得中跨度、高间隙奖项

- S  ]0 a$ z* E. K; B下图为其未垮塌的全貌，从下面桥梁的阴影可以发现，这个桥的高度还是挺高的，约有20m左右的样子。
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大桥全貌

3、垮塌分析
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+ z+ N3 H8 y& m6 d' C" Q1973年建成的桥是斜柱钢刚架结构（Batter-Post steel rigid frame），而之前是钢拱形结构（steel arch bridge）。之所以新桥改变结构，并不是说拱形结构不行。实际上，拱形结构主要承受压力，一般用耐压材料建造，比如我国的赵州桥就是个石桥。石头的耐压性能高于耐拉性能，所以能流传到现在。

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拱形结构赵州桥

# [+ {7 o: m! e1 \" u6 R钢材的耐压性能和耐拉性能都比石材要好很多，因此用钢材来耐压实在是有点大材小用，或者是经济成本太高，不划算。改成斜柱钢刚架结构之后，虽然部分钢结构依然会有受压的情况，但是总体上结构的受力更加合理，充分利用了材料的力学特性。从画面上看，垮塌后的大桥呈“粉碎状”，断成了好几截。为何会出现这种垮塌的效果呢？

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垮台后的大桥

这座桥并非全部都是钢架，其路面是钢筋混凝土结构，作为主要的承力结构，两个大横梁位于路面之下，用来承受路面和过往车辆。从下图垮塌后的细节来看，这个大横梁是个H梁，梁的高度约有20cm多，桥梁的承载能力就取决于这个H梁的尺寸了。其横截面的高度越高，承载的能力也就越强。

桥梁细节

5 A" L* b- Q' z8 ?- g* ~+ r这样的一根金属横梁，发生这种多段式的“粉碎性”垮塌，其实非常的困难，到底是什么原因呢？下图可能就是答案。虽然桥梁建造之初，选用的是耐候钢（weathering steel ），就是考顿钢（Cor-Ten steel），这种钢具有很强的抗腐蚀性，无需保护漆，呈现纯天然的钢材本色。但是，很强的抗腐蚀性，不代表其完全抗腐蚀。经历了近50年的风雪洗礼，钢结构已经是锈迹斑斑了。
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锈蚀斑斑的桥梁结构

实际上，这座桥早就不能跟刚建完时相提并论了。在去年检查的时候，上层结构4分（满分9分），评价级别差。下层结构6分，评价级别满意。路面结构5分，评价等级一般。整体评价：差。所谓的上层结构，就是路面之下的横梁，下层结构就是支撑结构。横梁的评价等级已经是差，表明其承载能力因年久失修已经到了风烛残年的地步了。一旦发生垮塌，就像意大利面条一样，垮成好几段。

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意大利面断成3段

5 t# n' ?5 I1 d" S5 p4、总结
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匹兹堡大桥的垮塌，最主要的原因在于钢架结构的腐蚀。由于年久失修，缺乏维护，作为主要承力结构的横梁，已经腐蚀成了级别为“差”的境地，一旦某个部位承受不住，会在重力和冲击力的作用下，断成好几段。
参考资料：
2 {2 y6 c. i4 h. b. u1、@星辰大海路上的种花家，匹兹堡大桥垮塌！在拜登万亿基建演讲前，美基建危机究竟多严重？https://www.toutiao.com/a7058442915768435203/?channel=&source=search_tab
! a  G9 t# Q2 P3 b% e, Z* |2、https://bridgehunter.com/pa/allegheny/bh96087/

所有钢架桥梁都要借鉴匹兹堡大桥垮塌教训，必须定期对桥梁整体进行检查消缺，维护保养，保证安全使用。

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