美专家：气候变化加速桥梁老化 会像积木一样散架

在今年夏季的一天，摄氏35度的高温下，连接布朗克斯和曼哈顿的纽约市第三大道桥卡在了上开状态，持续了数小时。与此同时，热浪和洪水席卷美国中西部，一座连接爱荷华州和南达科他州的铁路桥在暴涨的洪水中倒塌。在缅因州刘易斯顿，温度波动导致路面隆起，一座桥梁因此被迫关闭。

美国有四分之一的桥梁建于1960年之前，原本就需要维修。而现在，工程师们表示，与气候变化相关的极端高温和频繁洪涝正加速这些桥梁的解体，导致它们过早老化。

这一现象悄然间对全美各地的人员和货物运输安全构成了日益严重的威胁，也表明气候变化正在以人们可能尚未意识到的方式重塑日常生活。

科罗拉多大学博尔德分校的土木工程教授保罗·奇诺斯基（Paul Chinowsky）研究气候变化对基础设施的影响。他表示：“我们正面临一场与极端天气事件密切相关的桥梁危机。”“在正常的气候条件下，这些问题不会发生。而如今的情况前所未见。”

几十年前设计和建造的桥梁材料并未考虑到温度的剧烈变化。如今，这些桥梁正在快速膨胀和收缩，导致结构逐渐脆弱。

奇诺斯基指出：“随着气温的不断升高，混凝土和钢铁支撑的桥梁可能会像积木一样散架。”

今年的气温创下历史新高，全美的高速公路、机场跑道等大部分基础设施都受到了影响，但桥梁面临的风险尤为严重。

美国交通部长皮特·布蒂吉格（Pete Buttigieg）在采访中表示：“桥梁通常是几十年前规划、设计和建造的基础设施，更新或翻新所需的时间最长。而全国各地到处都能看到这些薄弱环节。”

根据综合类科学期刊《PLOS ONE》的一项研究，到2050年，气候变化导致的极端高温可能会使美国四分之一的钢架桥坍塌。研究人员发现，到2040年，极端高温造成的桥梁故障可能会导致大范围的维修和关闭。

另一项研究发现，极端高温正在导致美国桥梁路面隆起。与此同时，研究表明，与气候变化相关的强降水正在加剧“桥梁冲刷”现象，这种现象导致桥梁基桩周围的土壤沉积物被侵蚀，是美国桥梁倒塌的主要原因。

问题桥梁已经开始影响供应链和商品成本。2022年，10号州际公路上加州至亚利桑那州边界的一段30英尺长（约合9.1米）的桥梁在暴雨中被冲走。这段路是从凤凰城到洛杉矶港口的重要货运干线。2015年，10号州际公路上的另一座桥梁——特克斯·沃什桥（Tex Wash Bridge）在所谓的千年一遇洪水中倒塌。根据美国运输研究所的数据，每次桥梁关闭都会因为延误和额外燃料费用导致卡车运输成本平均每天增加约250万美元。工程师们预计，在未来十年内，全美范围内类似的桥梁关闭事件将大幅增加。

“由于许多桥梁关闭，卡车不得不频繁改道。”美国运输研究所高级副总裁丹·穆雷（Dan Murray）表示：“每次运输增加的距离可能从15到100英里（24到160公里）不等，而卡车运输的成本通常约为每小时91美元。”“这会引发通货膨胀。我们购买的商品并未改变，但额外的成本却会转嫁给消费者。”

现年50岁的比尔·迈纳（Bill Minor）是沃尔玛的一名卡车司机，负责从威斯康星州比弗达姆（Beaver Dam）的仓库向周边商店配送食品杂货、服装和电子产品。他说，他每天都要经过奥什科什的巴特湖桥十几次。今年6月，因高温导致桥梁接缝膨胀，该桥关闭了一天。迈纳表示，绕道行驶导致送货量减少，且燃料消耗增加。

他说：“这座桥在州际公路上，但绕行的乡道限速每小时25英里（40公里），你要穿过小镇，速度更慢。”

美国政府一直在努力解决这一问题。2021年的两党基础设施法案拨款1100亿美元用于修复和建设道路、桥梁及其他主要交通项目。该法案中的创新项目PROTECT将73亿美元分配给各州，用于提高设施和公路抵御极端天气的能力。

在佛蒙特州，过去两年里暴雨和高温共毁坏了约100座桥梁，州政府正在重建更高更宽的桥梁，打的基桩更深，使用的材料也更加坚固。此外，桥下水道也被加深拓宽。

但这一切都需要资金和时间。佛蒙特州交通局总工程师杰里米·里德（Jeremy Reed）表示，建造一座抗洪能力更强的桥梁，成本要增加30%到40%。

美国国家公路和交通官员协会执行主任吉姆·泰蒙（Jim Tymon）表示，科学家、工程师和政府目前才刚刚开始制定如何建造适应气候变化的桥梁标准。他说：“我们正在从经历的事件中吸取教训，并为应对气候变化做好准备，但目标也在不断变化。”

2018年，科罗拉多州成为首批在规划道路和桥梁时考虑气候变化影响的州之一。2013年洪水毁坏了当地约500英里（800公里）的道路和50座桥梁，紧急修复耗资超过7亿美元。科罗拉多州交通委员会要求新建桥梁和道路必须适应气候变化。

科罗拉多州邀请科罗拉多州立大学教授、土木工程师胡萨姆·马哈茂德（Hussam Mahmoud）研究钢桥接缝的加速老化和应力状况。他表示：“我们看到的情况非常严重。”

几十年来，桥梁表面一直使用叉齿伸缩缝连接，以适应正常的热胀冷缩。

马哈茂德表示，气候变化相关的极端高温现象激增，导致接缝膨胀更加频繁和剧烈。他指出，接缝过热加上公路碎屑的积聚使问题更加严重。“一旦发生这种情况，这座桥可能会遭受永久性损坏，”他说。“钢材会变形扭曲，桥面会开裂，渗水后会导致腐蚀。”

接缝膨胀还会引发其他问题。钢桥通常会设计成略微弯曲以适应重载，但堵塞的接缝使梁体僵硬，无法有效分散重型卡车的负荷。

“这意味着梁体承受的重量远远超过设计负载，”马哈茂德说。

桥梁的年龄通常是脆弱性的重要预测指标之一。工程师们通常会优先维修或更新使用超过50年的桥梁。

然而，马哈茂德发现，科罗拉多州一些状况最糟糕的桥梁包括摩根县河滨运河上的一座18年的桥梁，普韦布洛县县道上的一座29年的桥梁，以及奥特罗县奥特罗运河上一座使用了10年的县道桥梁。

根据美国联邦公路管理局的全国桥梁名录，这些桥梁在2020年至2022年间的检查结果显示均被评为“良好”或“令人满意”的状态。

科罗拉多州的交通官员表示，尽管他们在优先考虑维修哪些桥梁时已经将这些研究纳入考量，但州内并没有足够的资金来完成所有的改进工作。根据基础设施法案，科罗拉多州每年从联邦政府获得4500万美元用于桥梁维修，并从PROTECT计划中每年获得9800万美元，用于提高其所有基础设施的气候适应能力，这些资金将持续到2026年。

州官员估计，科罗拉多州每年可能需要超过五倍的资金。“现实是，我们知道那是不可能的，”科罗拉多州交通部负责气候适应计划的威廉·约翰逊（William Johnson）表示。“我们不能在明天就替换所有的桥梁以增强气候适应性，但我们正在将气候变化因素纳入整个过程。”

马哈茂德博士将他的研究扩展到全国范围，利用全国桥梁名录中的数据模型，分析气候变化对8万座钢桥的梁、桥面和承重梁的影响。他发现，风险最高的桥梁位于北落基山脉和大平原地区、中西部上游、俄亥俄河谷和南部地区。他还发现，由于较小的桥梁本身是为较轻的负荷设计的，它们的梁体较小，因而更容易受到损坏。

马哈茂德博士的数据库中包括俄克拉荷马州的1357座钢桥和北达科他州的575座桥梁，其中包括北达科他州特雷尔县北支鹅河上的一座25年的桥梁，穿过大福克斯县的一条县道上的一座16年的桥梁，以及俄克拉荷马州格兰特县E0220路上一座11年的桥梁。

“这些桥梁都是按照规范设计的，”马哈茂德博士说。但由于气候变化引发的意外损害，他表示：“我们会看到这些桥梁的梁体扭曲，混凝土脱落，甚至桥梁关闭。”

北达科他州的州立桥梁工程师杰森·托伦森（Jason Thorenson）表示，他不同意马哈茂德博士提到的北达科他州的桥梁处于风险中的观点。他说，州每年从PROTECT计划中获得约4500万美元的资金，“但我不会说我们用这些钱来应对任何形式的气候变化，因为我不能说我们真的看到了这种情况。”

俄克拉荷马州交通部副部长蒂姆·加茨（Tim Gatz）表示，寒冷和炎热都会对道路和桥梁造成压力。他说：“我们一直面临着非常多变的天气状况。有时极冷，有时极热。”

俄克拉荷马大学工程学教授罗伊斯·弗洛伊德（Royce Floyd）指出，研究表明，气候变化导致极端高温和极端寒冷之间的转换更加迅速。弗洛伊德发现，温度剧烈变化会导致路面两侧挤压桥梁，迫使道路和钢材弯曲或开裂，甚至导致钢梁错位。

他提到，近年来俄克拉何马州至少有三座主要桥梁都出现了类似问题。虽然这些桥梁已经被修复，但没有考虑到气候变化的影响。弗洛伊德说，如果不提高这些桥梁的气候耐受性，未来可能会再次出现同样的问题。

“如果不为气候变化做好规划，那么最终我们还会遇到同样的问题，”他说。（辰辰）