以肢体为灵感设计新型桥梁可以抵御地震，降低维修成本

任何一座危桥结构性损坏，都会带来数十亿美元的高昂维修费用。新型桥梁设计保证了更多的抗损结构，从而降低修复成本。但如果这些设计还没有在现实世界中实施，那么预测它们如何受损以及应该实施何种修复策略仍是一个悬而未决的问题。

在《结构与基础设施工程》杂志上发表的一项研究中，德克萨斯农工大学和科罗拉多大学博尔德分校的研究人员利用来自学术界和工业界的专家小组，对一种尚待实施的桥梁设计进行了全面的损伤和修复评估。研究人员表示，专家反馈法为评估尚处于早期研发阶段的桥梁设计的可行性提供了一种独特而强大的技术。

“桥梁，尤其是高地震地区的桥梁，很容易受到破坏，在某些时候会需要维修。但现在的问题是，对于不同类型和不同程度的损坏，应该采用什么样的维修方式，这些维修的成本是多少，维修需要多长时间–这些对于新的桥梁设计来说都是未知数。”Zachry土木与环境工程系助理教授Petros Sideris博士说。”我们使用一种在结构工程中很少使用的方法，为一种新型桥梁设计回答了这些问题。”

大多数桥梁都是由混凝土浇筑在赋予桥梁形状的模板上的整体系统。这些桥梁足够坚固，可以支撑自身的重量和其他载荷，如交通。然而，Sideris说，如果发生意外的地震活动，这些结构可能会开裂，而补救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新的设计，称为混合滑动摇晃桥。这些桥梁不是整体设计，而是由肢体启发的接头和分段的柱子组成。因此，在发生地震时，接头可以让地面运动产生的部分能量扩散，而节段则会轻微移动，相互滑动而不是弯曲或开裂。尽管混合滑动-摇晃桥梁设计总体上很有吸引力，但人们对桥梁在实际情况下的表现知之甚少。

研究团队设计的新型桥梁，几乎没有什么科学文献可以参考。于是，他们采取了一种非常规的方法，通过招募一个桥梁损伤和修复方面的专家小组来填补我们的知识空白。获取更多前沿科技信息访问：https://byteclicks.com

在研究中，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8名专家组成的小组，以确定实验测试的混合滑动-摇晃段设计的柱子的损坏状态。根据他们对观察到的损伤的评价，专家小组提供了修复策略和估计的修复成本。然后，研究人员利用这些信息修复了破损的柱子，在相同的初始致损条件下重新测试柱子，并通过计算调查将修复后的柱子的行为与原柱子的行为进行比较。

专家组发现，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破坏较小。事实上，即使在遭受类似几千年一遇的强烈地震的运动时，柱子的损坏也非常小。此外，损伤可以用灌浆料和碳纤维进行相对快速的修复，这表明修复不需要特殊的策略。

“修复桥梁是一个缓慢的过程，需要花费大量的资金，然后间接影响到社会，”Sideris说。”新颖的桥梁设计，可能会有更大的初始建设成本，从长远来看，可能会更有利，因为它们更坚固。省下来的钱就可以用来帮助社区，而不是修基础设施。”

这项工作由美国国家科学基金会资助。