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新方法可以帮助评估桥梁维修,节省大量成本

拜登总统的2万亿美元的就业计划将该国的基础设施置于聚光灯下。

2007年,在明尼阿波利斯市中心的密西西比河横跨密西西比河的州际公路桥倒塌了,送车进入下面的河流。十三个人被杀死,145人受伤。图像信用:盖蒂图像。

考虑到这一倡议,一项新的研究格鲁吉亚大学佐治亚大学(UGA)建议,各州可以通过采用一种新的方法来确定预防性维修的优先级,从而节省成本并延长桥梁的寿命。

目前国家为桥梁维修而制定的策略更倾向于更换而不是维修。在这种情况下,使用了一个相对简单的折旧公式,导致对桥梁长期健康状况的评估过于保守。

从UGA的工程学院的科学家们在最近在美国土木工程师协会发表的一项研究中提出了一个新模式建筑设施性能杂志

该新方法认为大约60至80个桥接部件的相互作用,以估计桥梁的长期性能,而不是替代。

而不是考虑桥接桥作为单片结构,桥接模型评估一个桥作为一个系统,其中每个结块的条件的变化不仅直接影响整体桥接性能,而且间接影响其他相关元件的性能

Brian Oyegbile,佐治亚大学学习合作者

oyegile于2020年获得了佐治亚大学的工程博士学位,目前在加州运输部工作。

作为一个例子,Oyegbile认为在桥梁中替换一个损坏的伸缩缝是具有成本效益的,对桥梁的整体短期性能有边际影响。但在适当的时候,来自受污染或融冰水的盐会渗透到损坏的伸缩缝中,加速下面更重要的元素的恶化,比如柱子。

类似地,当碎片在伸缩缝中堆积时,桥面会迅速恶化,从而限制桥面的正常收缩和扩张。

UGA团队建议,如果元素在合适的时间内主动取代 - 甚至一个作为扩展关节的微不足道 - 这可能对桥梁的长期健康产生巨大影响。

研究人员称,新模型可以为国家运输公司在计划桥梁维修、更换和维护时提供更可靠的数据和更精确的折旧预测。

在国家一级,桥梁的平均寿命为75年。但研究人员补充说,如果能有效及时地利用现有资源,这样的桥梁可以持续一个多世纪。

在我眼中,共同活动在桥梁检查数据中显而易见,我们可以科学地利用桥梁服务生活预测中的数据分析,为该国的基础设施维护和建设节省资金

Brian Oyegbile,佐治亚大学学习合作者

定期保养会省钱

这项研究的合著者之一、佐治亚大学工程学院的教授斯蒂芬·达勒姆(Stephan Durham)表示,家庭供暖和制冷系统提供了一个极好的类比。

就像钟表一样,我每两个月更换一次空气过滤器,不管这个系统是否被大量使用,因为它保持了系统的高效运行。这和桥是一样的。如果你定期更换伸缩缝,不管它是否完全磨损,你的桥的性能都会比你让它退化到必须更换的程度要好

Stephan Durham,研究合著者和教授,佐治亚大学工程学院

为了建造和测试他们的新模型,研究小组检查了联邦公路管理局在乔治亚州、佛罗里达州和阿拉巴马州的国家桥梁清单中可用的数据。仅格鲁吉亚就有15000多座桥。国家桥梁清单数据库包括对不同桥梁部件的检查报告,为团队提供了丰富的数据。

MI Geum Chorzepa,研究的主要调查员和副教授,陈述,“在我们之前的工作中,我们没有看到一个数学模型考虑了桥梁元素之间的相互作用。我们需要一个更现实的方法来评估桥梁状况,并优先进行预防性维修,特别是在这样一个具有挑战性的预算环境中.”

According to the researchers, if $10 billion is invested in suitable and timely preventive maintenance on the country’s bridges over three years, it would create a recurring saving of $20 billion by 2024. These savings could be invested elsewhere—like new infrastructure construction—and help boost economic growth, believes the team.

乔治亚州交通部为这项研究提供了资金支持,最近批准了一项拨款,让研究人员可以延长他们的研究。在研究的第二阶段,研究人员将与GDOT的运输数据、研究和桥梁维护办公室合作,设计一个桥梁寿命周期评估工具,可以被县政府和GDOT在整个州使用。

佐治亚大学工程学院副教授S. Sonny Kim也是这个研究团队的一员。

期刊引用:

Oyegbile,O. B.,.(2021)新型优先级机制增强桥梁资产管理的长期性能预测。建筑设施性能杂志doi.org/10.1061/(第3期)cf.1943 - 5509.0001531

来源:http://www.uga.edu/

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