目前国家对桥梁维护的策略偏向于更换而不是维护。由于使用过时而简单的评估方法,导致对桥梁长期健康状况的评估过于保守。在美国土木工程师协会的《建筑设施性能杂志》上发表的一项研究中,来自UGA工程学院的研究人员首次提出了一个新模型。这种新方法在预测长期桥梁性能时考虑了60至80个桥梁部件的相互作用,并侧重于维护而不是更换。


该研究的作者之一Brian Oyegbile说:"桥梁共同作用模型不是将桥梁视为一个整体结构,而是将桥梁评估为一个系统,其中每个共同作用元素的状况变化不仅直接影响整体桥梁性能,而且间接影响其他依赖元素的性能。”

研究人员提出新的桥梁性能评估方法 可节省大量维护费用

Oyegbile于2020年从加州大学获得工程博士学位,现在在加州交通局工作。


举个例子,更换一个损坏的桥梁伸缩缝费用不高,而且在短期内对桥梁的整体性能影响不大。然而,随着时间的推移,来自除冰或污染水的盐分会从损坏的伸缩缝中渗出,加速下面更关键的部件(如柱子)的恶化。同样,当碎片堆积在伸缩缝中并限制了桥面的正常伸缩时,桥面可能会更快恶化。


根据加州大学的研究人员,在正确的时间主动更换元件,即使是像伸缩缝这样小的元件,也会对长期的桥梁健康产生很大影响。他们说,他们的模型可以为国家交通机构在安排桥梁维护、维修和更换时提供更有力的数据和更准确的折旧预测。在全国范围内,桥梁的平均寿命为75年。研究人员说,如果及时有效地应用现有资源,这些桥梁可以使用超过100年的时间。


"在我眼里,桥梁检测数据的共同作用是显而易见的,我们可以在桥梁服务寿命预测中科学地利用数据分析,为国家的基础设施维护和建设节省资金。"Oyegbile说。

研究人员提出新的桥梁性能评估方法 可节省大量维护费用

定期维护会省钱


工程学院的教授和该研究的共同作者之一Stephan Durham说,你家里的供暖和制冷系统可以作为一个很好的比喻。


他说:"像时钟一样,我每两个月更换一次空气过滤器,无论系统是否一直在大量使用,它都可以保持系统长时间的有效运行。这和桥梁的情况一样。如果你定期更换伸缩缝,无论它是否完全磨损,你的桥都会比你让它退化到绝对必须更换的部件表现得更好。"


研究人员分析了联邦公路局在阿拉巴马州、佛罗里达州和佐治亚州的国家桥梁目录中的数据,以建立和测试他们的模型。仅佐治亚州就有超过15,000座桥梁。NBI数据库包括单个桥梁元素的检查报告,为研究人员提供了丰富的信息。


副教授和该研究的主要调查者Mi Geum Chorzepa说:"在我们的工作之前,我们还没有看到一个考虑到桥梁元素之间相互作用的数学模型,我们需要一种更现实的方式来评估桥梁状况和确定预防性维修的优先次序,特别是在如此具有挑战性的预算环境下。"


研究人员估计,在三年内投资100亿美元对全国的桥梁进行及时和适当的预防性维护,到2024年将产生200亿美元的经常性储蓄。研究小组表示,这些节省的资金可以用于其他方面,如新的基础设施建设,并有助于推动经济增长。


资助这项研究的佐治亚州交通部最近批准了一项拨款,供研究人员扩大他们的工作。在项目的第二阶段,该团队将与广东交通厅的交通数据、研究和桥梁维护办公室合作,开发一个桥梁生命周期评估工具,供广东交通厅和全州县政府使用。


该研究小组还包括工程学院的副教授S. Sonny Kim。


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