2021-07-26
 
具有肢體啟發式建筑的橋梁可以抵御地震,降低維修成本,國家任何一座年久失修的橋梁的結構性損壞都可能帶來數十億美元的巨額維修費用
2021年07月26日  

國家任何一座年久失修的橋梁的結構性損壞都可能帶來數十億美元的巨額維修費用。新的橋梁設計承諾更耐損壞的結構,從而降低修復成本。但是,如果這些設計還沒有在現實世界中實施,那么預測它們會如何損壞以及應該實施哪些修復策略仍然沒有解決中國建材網cnprofit.com。


在《結構與基礎設施工程》雜志上發表的一項研究中,德克薩斯 A&M 大學和科羅拉多大學博爾德分校的研究人員使用來自學術界和工業界的專家小組對尚未實施的橋梁設計進行了全面的損壞和修復評估. 研究人員表示,專家反饋方法提供了一種獨特而強大的技術,用于評估仍處于早期研發階段的橋梁設計的可行性。


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“橋梁,特別是高地震地區的橋梁,很容易受到損壞,在某個時候需要修復。但現在的問題是,對于不同類型和程度的損壞,應該采用什么樣的修復方式,這些修復的成本是多少? Zachry 土木與環境工程系助理教授 Petros Sideris 博士說:“維修需要多長時間 - 這些都是新橋梁設計的未知數?!?“我們已經使用結構工程中很少使用的方法為新型橋梁設計回答了這些問題?!?/p>


大多數橋梁是整體系統,由混凝土澆筑在使橋梁成形的模板上。這些橋梁的強度足以支撐它們自身的重量和其他負載,例如交通。然而,Sideris 表示,如果意外發生地震活動,這些結構可能會破裂,而修復損壞的費用將非常昂貴。


為了克服這些缺點,Sideris 和他的團隊開發了一種稱為混合滑動搖擺橋的新設計。這些橋不是整體式設計,而是由包含受肢體啟發的關節和節段的柱子制成。因此,在發生地震時,關節允許部分來自地面運動的能量擴散,而這些節段輕微移動,相互滑動而不是彎曲或破裂。盡管混合滑動搖擺橋設計具有整體吸引力,但人們對橋梁在現實世界中的表現知之甚少。


“要找到正確的修復策略,我們需要知道損壞情況,”Sideris 說?!拔覀兊臉蛄涸O計相對較新,因此我們可以參考的科學文獻很少。因此,我們采取了一種非常規的方法,通過招募橋梁損壞和修復專家小組來填補我們的知識空白?!?/p>


在他們的研究中,Sideris、科羅拉多大學博爾德分校教授 Abbie Liel 博士和他們的團隊從工業界和學術界招募了一個由八位專家組成的小組,以確定經過實驗測試的混合滑動-搖擺段設計柱的損壞狀態。根據他們對觀察到的損壞的評估,小組提供了維修策略和估計的維修成本。然后研究人員使用這些信息修復損壞的柱子,在相同的初始損壞條件下重新測試柱子,并通過計算研究將修復后的柱子的行為與原始柱子的行為進行比較。


該小組發現,與采用傳統設計建造的橋梁相比,采用其設計建造的柱子總體上受到的損壞較小。事實上,即使受到讓人聯想到幾千年一遇的強烈地震的運動,這些柱子也幾乎沒有損壞。此外,使用灌漿和碳纖維可以相對較快地修復損壞,這表明修復不需要特殊策略。


Sideris 說:“修橋是一個緩慢的過程,需要花費大量資金,這會間接影響社區?!?“從長遠來看,新的橋梁設計可能具有更高的初始建設成本,因為它們更堅固,因此可能更有益。節省的資金可以用于幫助社區,而不是修復基礎設施?!?/p>


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