Структурный ущерб любому из старых мостов в стране может обойтись в миллиарды долларов на ремонт. Новые конструкции мостов обещают более устойчивые к повреждениям конструкции и, следовательно, более низкие затраты на восстановление. Но если эти конструкции не были реализованы в реальном мире, прогнозирование того, как они могут быть повреждены и какие стратегии восстановления должны быть реализованы, остается нерешенным.
В исследовании, опубликованном в журнале Structure and Infrastructure Engineering, исследователи Техасского университета A&M и Университета Колорадо в Боулдере провели всестороннюю оценку повреждений и ремонта конструкции моста, которая еще не реализована, с использованием панели из эксперты из научных кругов и промышленности. Исследователи заявили, что метод обратной связи с экспертами предлагает уникальную и надежную технику для оценки осуществимости конструкций мостов, которые все еще находятся на ранней стадии исследований и разработок.
Мосты, особенно в районах с высокой сейсмической активностью, уязвимы к повреждениям и в какой-то момент нуждаются в ремонте. Но теперь вопрос в том, какой ремонт следует использовать для различных типов и уровней повреждений, что будет будет ли стоимость этого ремонта и сколько времени он займет - все это неизвестно для новых конструкций мостов», - сказал д-р Петрос Сидерис, доцент кафедры гражданского и экологического проектирования Захри. «Мы ответили на эти вопросы для новой конструкции моста, используя подход, который редко используется в проектировании конструкций».
Большинство мостов представляют собой монолитные системы, сделанные из бетона, залитого по формам, которые придают мостам их форму. Эти мосты достаточно прочны, чтобы выдерживать собственный вес и другие нагрузки, например транспортные. Однако Сидерис сказал, что в случае неожиданного возникновения сейсмической активности эти конструкции могут треснуть, а устранение повреждений будет непомерно дорогим.
Чтобы преодолеть эти недостатки, Сидерис и его команда разработали новую конструкцию, названную гибридным скользящим мостом. Вместо монолитной конструкции эти мосты состоят из колонн, содержащих суставы и сегменты, напоминающие конечности. Следовательно, в случае землетрясения суставы позволяют части энергии движения грунта рассеиваться, в то время как сегменты слегка перемещаются, скользя друг по другу, а не изгибаясь или трескаясь. Несмотря на общую привлекательность конструкции гибридного скользящего моста, мало что известно о том, как мосты будут вести себя в реальных ситуациях.
«Чтобы найти правильную стратегию ремонта, нам нужно знать, как выглядят повреждения», - сказал Сидерис. «Конструкция нашего моста относительно новая, и поэтому у нас мало научной литературы, на которую мы могли бы ссылаться. Итак, мы применили нетрадиционный подход, чтобы восполнить наш пробел в знаниях, наняв группу экспертов по повреждению и ремонту мостов».
Для своего исследования Сидерис, доктор Эбби Лиел, профессор Колорадского университета в Боулдере, и их команда наняли группу из восьми экспертов из промышленности и научных кругов для определения состояний повреждения в экспериментально испытанных гибридных скользящих-качалках. сегментные столбцы. Основываясь на своих оценках наблюдаемых повреждений, комиссия представила стратегии ремонта и приблизительную стоимость ремонта. Затем исследователи использовали эту информацию для ремонта сломанных столбцов, повторно протестировали столбцы в тех же исходных условиях, вызывающих повреждение, и сравнили поведение отремонтированного столбца с поведением исходного столбца с помощью вычислительных исследований..
Экспертная комиссия обнаружила, что колонны, построенные по их конструкции, в целом получили меньше повреждений по сравнению с мостами, построенными по обычным конструкциям. На самом деле колонны показали очень незначительные повреждения, даже когда они подвергались движениям, напоминающим сильное землетрясение, происходящее раз в несколько тысяч лет. Кроме того, повреждение можно было относительно быстро устранить с помощью цементного раствора и углеродных волокон, что говорит о том, что для восстановления не требуется никакой специальной стратегии.
«Ремонт мостов - это медленный процесс, который стоит значительных денег, что затем косвенно влияет на сообщество», - сказал Сидерис. «Новые конструкции мостов, которые могут иметь более высокие первоначальные затраты на строительство, могут быть более выгодными в долгосрочной перспективе, потому что они более прочные. Сэкономленные деньги затем можно использовать для помощи сообществу, а не для ремонта инфраструктуры».