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橋梁監測引入多種先進技術

時間:2009-11-23 08:47來源:未知 作者:admin 點擊:
領導該座大橋安全預警系統設計工作的弗倫其教授介紹說,這些傳感器可提前發現結構方面存在的問題,向管理人員提示結構的哪些部分需要檢查和維護。在地震多發區域,傳感器在探測到突發的結構損傷后,管理人員可及時關閉設施。
  

       監測人報道:橋梁監測引入多項國際先進技術,使得橋梁安全監測更上一個臺階。

      給大橋裝上感應器

  一年后,一座新的大橋投入使用,工程技術人員在這座新橋上安裝了323個用于監測橋梁結構狀況的傳感器。在類似悲劇發生前,這些傳感器可發揮預警作用。

  領導該座大橋安全預警系統設計工作的弗倫其教授介紹說,這些傳感器可提前發現結構方面存在的問題,向管理人員提示結構的哪些部分需要檢查和維護。在地震多發區域,傳感器在探測到突發的結構損傷后,管理人員可及時關閉設施。

  到目前為止,安裝并使用傳感器的橋梁還非常少,但是在今后的橋梁建設中將會日益普及。除橋梁外,水庫大壩和防洪堤也是這種新技術可以施展拳腳的好去處。即使是普通建筑,采用傳感器監視技術,也有助于提早發現結構安全隱患。

  防水性能很關鍵

  研究人員也正在研發強度更高、壽命更長的建筑材料。研發工作的重點之一是提高混凝土構件的防水性能。目前的混凝土并不能完全防止水的滲入。水可以溶解混凝土中的石灰,在混凝土結構中產生細微的通道,導致更多的水進入到混凝土結構的縱深處。在冬天,里面的水會結冰,導致體積膨脹,擴大結構裂痕。同時,水還會銹蝕混凝土中的鋼釬結構。因此,提高混凝土的防水性能是解決問題的關鍵。

  新建大橋采用的混凝土中含有煤燃燒后形成的副產品粉煤灰和硅粉,它們可使混凝土的防水性能得到極大的提升。采用這樣的材料,可使新建橋梁的壽命達到100年以上,而許多老橋梁的壽命只有50年左右。

  加拿大懷特穆德資源公司目前正在推廣一種新型防水混凝土,這種混凝土加入了偏瓷土。瓷土通常用于制造瓷器和紙張。該公司將瓷土加熱到800℃左右生產出偏瓷土粉末,用于制造防水性能好的混凝土。這種混凝土目前已經用于不少建筑項目中。

  爆裂時不再傷人

  更加值得一提的是新型的超高性能纖維增強混凝土,這種混凝土采用了超細的鋼纖維,比原有混凝土結構的強度提高了10倍以上。這種混凝土在澆灌成型時可以比普通混凝土薄許多,因此建筑設計師可采用超高性能纖維增強混凝土設計建造出更加復雜的結構,用其澆制屋頂蓋板,厚度可以薄至20毫米。

  超高性能纖維增強混凝土在外力作用下破裂時,不會像一般混凝土那樣破裂成大塊形狀。英國研究人員專門就其在遭遇爆炸時的情形進行了實驗,證明其具有應用于易受恐怖爆炸襲擊的建筑或路障的潛力。普通混凝土結構雖然可以擋住爆炸,但爆炸形成的沖擊波可以破壞混凝土結構的反面,飛出的混凝土塊狀物也可能擊傷路人。而超高性能纖維增強混凝土則不會發生類似問題。

  納米技術走入建筑材料

  水化硅酸鈣是一種在水泥中自然產生的材料,由納米級粒子構成。據加拿大國家研究委員會建筑研究所專家拉吉介紹,他們最近開發出一種在納米級操控水化硅酸鈣的工具,采用這種方法可提高混凝土的強度和密度。同時,研究所還在試驗使用其他納米材料作為添加物,目的也是生產出強度更高、壽命更長的混凝土。

  目前,碳納米管已應用到鋼材中,以提高其強度。鋼的強度越高,意味著建筑的高度可以升高。納米材料還可提高鋼的柔韌性,使高層建筑提高抗風性能和抗其他應力的性能。

  美國密歇根大學的科學家也正在研發一種碳納米管和聚合體的混合物,預計將在一年內投入使用。這種混合物強度高,而且具有電學性質,因此可將其用作傳感器“皮膚”,其可向人們提供關于結構的多維狀況的細節信息。在應用中,其可用作涂料,既起到保護作用,又可以全面探測和傳遞結構狀況信息,且不像上述的普通傳感器那樣只能夠探測個別點上的信息。

  這些新技術的應用,無疑可讓新橋梁、新大廈更牢固、更安全、更長壽,外觀也會顯得更加美麗。

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