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具有肢体启发式建筑的桥梁可以抵御地震,降低维修成本,国家任何一座年久失修的桥梁的结构性损坏都可能带来数十亿美元的巨额维修费用,深圳资讯网,szftx.com
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具有肢体启发式建筑的桥梁可以抵御地震,降低维修成本,国家任何一座年久失修的桥梁的结构性损坏都可能带来数十亿美元的巨额维修费用
2021年07月26日    阅读量:44357    新闻来源:深圳资讯网 szftx.com  |  投稿

国家任何一座年久失修的桥梁的结构性损坏都可能带来数十亿美元的巨额维修费用。新的桥梁设计承诺更耐损坏的结构,从而降低修复成本。但是,如果这些设计还没有在现实世界中实施,那么预测它们会如何损坏以及应该实施哪些修复策略仍然没有解决涂料在线coatingol.com


在《结构与基础设施工程》杂志上发表的一项研究中,德克萨斯 A&M 大学和科罗拉多大学博尔德分校的研究人员使用来自学术界和工业界的专家小组对尚未实施的桥梁设计进行了全面的损坏和修复评估. 研究人员表示,专家反馈方法提供了一种独特而强大的技术,用于评估仍处于早期研发阶段的桥梁设计的可行性。


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“桥梁,特别是高地震地区的桥梁,很容易受到损坏,在某个时候需要修复。但现在的问题是,对于不同类型和程度的损坏,应该采用什么样的修复方式,这些修复的成本是多少? Zachry 土木与环境工程系助理教授 Petros Sideris 博士说:“维修需要多长时间 - 这些都是新桥梁设计的未知数。” “我们已经使用结构工程中很少使用的方法为新型桥梁设计回答了这些问题。”


大多数桥梁是整体系统,由混凝土浇筑在使桥梁成形的模板上。这些桥梁的强度足以支撑它们自身的重量和其他负载,例如交通。然而,Sideris 表示,如果意外发生地震活动,这些结构可能会破裂,而修复损坏的费用将非常昂贵。


为了克服这些缺点,Sideris 和他的团队开发了一种称为混合滑动摇摆桥的新设计。这些桥不是整体式设计,而是由包含受肢体启发的关节和节段的柱子制成。因此,在发生地震时,关节允许部分来自地面运动的能量扩散,而这些节段轻微移动,相互滑动而不是弯曲或破裂。尽管混合滑动摇摆桥设计具有整体吸引力,但人们对桥梁在现实世界中的表现知之甚少。


“要找到正确的修复策略,我们需要知道损坏情况,”Sideris 说。“我们的桥梁设计相对较新,因此我们可以参考的科学文献很少。因此,我们采取了一种非常规的方法,通过招募桥梁损坏和修复专家小组来填补我们的知识空白。”


在他们的研究中,Sideris、科罗拉多大学博尔德分校教授 Abbie Liel 博士和他们的团队从工业界和学术界招募了一个由八位专家组成的小组,以确定经过实验测试的混合滑动-摇摆段设计柱的损坏状态。根据他们对观察到的损坏的评估,小组提供了维修策略和估计的维修成本。然后研究人员使用这些信息修复损坏的柱子,在相同的初始损坏条件下重新测试柱子,并通过计算研究将修复后的柱子的行为与原始柱子的行为进行比较。


该小组发现,与采用传统设计建造的桥梁相比,采用其设计建造的柱子总体上受到的损坏较小。事实上,即使受到让人联想到几千年一遇的强烈地震的运动,这些柱子也几乎没有损坏。此外,使用灌浆和碳纤维可以相对较快地修复损坏,这表明修复不需要特殊策略。


Sideris 说:“修桥是一个缓慢的过程,需要花费大量资金,这会间接影响社区。” “从长远来看,新的桥梁设计可能具有更高的初始建设成本,因为它们更坚固,因此可能更有益。节省的资金可以用于帮助社区,而不是修复基础设施。”


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