深潜

今天的3种方式'的研究将改善未来的桥梁

毫无疑问,该国的基础设施需要更多的投资,其桥梁也不例外。但是,成功实施必要的监视,维修和其他升级所需的资金不止于此。

新材料的战略应用,有效的施工技术和全面的数据采集只是当今工程师用来增加桥梁使用寿命的一些策略。

“基础设施方面的投资必须是可观的,但这不是四年的投资,而是世代相传的投资,因为对于我们这一代人来说,我们并没有对此给予过多的关注,” 安德鲁·惠特克表示, 地震工程研究多学科中心 (MCEER)在纽约州布法罗大学获得。 “ [这项投资]将利用目前正在进行的,已经完成或刚刚开始的研究。”

建造更坚固的桥梁

耐久性既是成本问题,又是安全问题,甚至可能更多。罗格斯大学土木与环境工程学教授弗兰克·穆恩(Frank Moon)表示:“我不认为有人会认为这个国家的桥梁不安全,至少有人了解桥梁的工作原理以及人们对桥梁的期望是什么。大学。 “因此,我们一直在尝试找出如何保存(现有)桥梁以及如何构建更好的新桥梁以降低生命周期成本并延长其寿命的方法。”

在耐久性方面,现有的桥梁构成了最大的挑战。根据美国土木工程师学会(American Society of Civil Engineers)的数据,美国有超过600,000座桥梁,其中十分之四的年龄超过50岁。 最新基础设施报告卡。许多较旧的桥梁都设有伸缩缝,以帮助管理诸如振动和温度变化之类的因素,这使得桥面板容易受到热膨胀和收缩的影响,因此需要进行更频繁的维修。

新桥的目的是解决接头所造成的问题,要么完全省略它们,要么将它们遮盖起来,以保护它们所连接的钢筋混凝土甲板构件。 

长期以来,使腐蚀最小化一直是工程师致力于建造更好的桥梁的重点。除了无接缝的桥梁以外,减缓腐蚀的努力还促使人们更多地使用耐腐蚀的钢筋,并且越来越多地使用超高性能混凝土(UHPC)。这种混凝土的渗透性比典型混凝土低,可以防止钢筋受潮而导致变质,从而延长使用寿命。

改善施工流程

近几十年来,加速桥梁建设(ABC)因采用非现场方法来加快现场组装桥梁所需的时间而受到关注。这样的结果通常是缩短了工作时间并减少了封路次数。该方法还通过减少工人在汽车旁行驶的需要来使工人更安全。

但是,节省时间是ABC对建筑项目最常提及的贡献。虽然它已经 用于高端项目,就像在修理 亚特兰大85号州际公路的一部分 专家说,这种方法在今年早些时候被大火烧毁了,如果没有政策制定者和项目所有者的帮助,这种方法将不太可能普及。


“对基础设施的投资必须是巨大的,但这不是四年的投资,而是世代相传的投资,因为对于我们这一代人来说,我们对此并不太重视。”

安德鲁·惠特克

MCEER布法罗大学主任


佛罗里达国际大学(FIU)的土木和环境工程教授, FIU大学交通中心的ABC小组,说这可能发生的一种方式是通过项目工期的时间限制。他说:“然后……我们不能这么长时间封闭道路以修建桥梁。”

但是,ABC不能免除持续的耐久性问题。 “我们发现与ABC保持持久连接非常困难,” Adam的助理结构和桥梁工程师Adam Matteo说。 弗吉尼亚运输部。 “它们足够强大,但它们不会坚持下去,因此我们正在努力解决这一问题。”

加强研发

希望了解桥梁性能的项目团队有大量资源可供选择。一个是 联邦政府保留的数据 涵盖了过去几十年的桥梁性能。另一个是实时监视新桥和现有桥。前者面临的一个挑战是,三十年前建造的桥梁与当今建造的桥梁往往有所不同。查看今天建造的桥梁会引起一系列问题,即它们通常必须在现实环境中存在十年或更长时间才能从其性能中得出结论。

带入BEAST。

BEAST,代表 桥梁评估和加速结构测试,是罗格斯大学高级基础设施和运输中心(CAIT)的项目。 BEAST用于加速全面应用中的建筑材料和装配体的老化,以确定它们在现实条件下的性能。该项目的技术总监Moon表示:“我们可以使这些[测试结果]相互抗衡,并…说[一种系统]的寿命将比其他系统更长。”

BEAST, 于今年初投入使用,目前还没有要测试的标本,不过穆恩(Moon)说,研究小组正在与多个州交通部门和联邦公路管理局(Federal Highway Administration)一起准备一项汇总基金研究,他们希望在春季之前建立这项研究。

Moon说,一旦准备就绪,BEAST可以探索用于混凝土面板的钢涂层和金属化系统,密封剂和覆盖系统,ABC和UHPC以连接预制构件。 CAIT将与私营部门合作以在BEAST中测试产品和组件,尽管该小组不打算认可特定的系统或技术。

在BEAST内部。
罗格斯大学
 

在明尼苏达州,工程师们正在研究现有结构的性能, I-35W圣安东尼瀑布大桥更换桥。该结构于2008年9月完成,距此仅一年多了 其前身的致命崩溃。助理劳伦·林德曼(Lauren Linderman)表示,新跨度的目的之一,除了作为双城地区内的密西西比河过境点外,还将作为一种“生活,呼吸”的研究和开发工具,以改善桥梁的建造和性能。明尼苏达大学科学与工程学院教授,​​主要研究网络物理工程系统。

后张预应力混凝土箱梁桥装有500多个传感器,可跟踪温度,应变,轴承运动和腐蚀以及其他行为。但是,目前,该项目是一个例外。 Linderman说:“从出生开始监视(对所有者)是一种艰巨的努力。” “很难量化投资回报率,因为您怎么说,'我们获得的持续时间比持续的时间长得多'?这很难证明。”

更换I-35W圣安东尼瀑布大桥。
 

I-35W之类的项目将通过展示网桥所有者如何利用连续监控的结构所收集的大量数据而产生影响。 I-35W的研究人员正在研究环境条件如何影响性能以确定哪种行为是正常现象,从而探索这种潜力。

例如,删除温度变量(在明尼苏达州可能会经历明显的波动),使团队可以独立于桥梁行为随时间推移来查看性能。她说:“如果我对这种行为的反应开始改变,那将表明结构有所改变。” “因此,与其尝试删除它,不如利用它。”

展望未来

工程师和政策制定者继续争论桥梁设计寿命达到100年这一目标的有效性。

实现这样的生命周期将是一个挑战,它将需要重新考虑当今使用的材料和工程实践,其中许多已经存在了数十年。它还需要愿意帮助加快代码更新速度的人员,以便更快地纳入新的研究结论。这必然会遇到一些行业团体的压制,他们倾向于更长的代码周期,以便跟上工作现场的变化。

不仅需要承受更大的卡车负载,还需要结合诸如机器人技术的新技术来进行监视和检查,甚至需要针对新兴地震类别(如UHPC)和ABC之类的过程量身定制不同的地震带,尤其是在西海岸的地震带,这将加剧这些挑战。 。

惠特克说:“变革总是伴随着一种惯性,但我们有人力,智力和物理基础设施来完成这项工作。” “现在是时候在桥梁工程的各个方面进行适当的投资和投资了。”

跟随 推特

提起下: 技术 基础设施