Застрявшие мосты, прогибающиеся дороги – сильная жара наносит ущерб стареющей инфраструктуре Америки

Лето 2024 года рекордное тепло создает проблемы для транспортной инфраструктуры, от автомобильных до железных дорог.

Мост на Третьей авеню в Нью-Йорке, который распахивается для движения судов по реке Гарлем, был застрял на несколько часов после того, как его металл расширился от жары и не смог закрыться.Дороги прогнулись в жаркие дни в нескольких штатах, в том числе Вашингтон и Висконсин.Компания Amtrak предупредила пассажиров, чтобы они были готовы к проблемам, связанным с жарой, за несколько часов до однодневного отключения электроэнергии между Нью-Йорком и Нью-Джерси;риски для линий электропередач и рельсов при высоких температурах являются растущий источник задержек для системы поездов.

Не помогает и то, что усиливающаяся жара обрушивается на США.инфраструктурная система, которая уже находится в беде.

Американское общество инженеров-строителей дало США.инфраструктуре общая оценка C- в последней национальной табеле успеваемости по инфраструктуре, выпущенной в 2021 году.Несмотря на некоторые улучшения – около 7,5% СШАмосты находились в плохом состоянии по сравнению с более чем 12% десятью годами ранее – многие мосты стареют, что затрудняет их обслуживание.Сорок процентов дорожной системы считался в плохом или посредственном состоянии, и затраты на обслуживание существенно возросли.

Скорость разрушения моста или дороги зависит не только от используемых материалов и методов строительства, но и от климата в течение срока службы конструкции.Экстремальная жара, в частности, существенно влияет на транспортную инфраструктуру.По мере прогрессирования изменения климата, частота и интенсивность волн тепла ожидается рост, что усугубляет эти проблемы.

я веду Лаборатория интеллектуальной инфраструктуры и тестирования Техасского университета в Арлингтоне, где моя команда работает над способами лучше контролировать структурное состояние инфраструктуры.Вот почему инфраструктура испытывает трудности в жару и как инженеры внедряют инновации, чтобы продлить ее срок службы.

Искривление дорог представляет опасность для водителей

Когда дорога строится, ее разрезают на сегменты. создать пространство для расширения тротуара во время сильной жары или сокращаться на холоде.Без этого пространства тротуар может прогнуться при нагревании дорожного материала.Выпучивание бетонного покрытия стало серьезной проблемой в нескольких штатах.

Покрытие становится уязвимым к короблению по ряду причин.Конструкция проезжей части, материалы, из которых она сделана, климат в момент ее постройки и погода в течение ее срока службы могут повлиять на срок ее службы, а также на повреждение дороги и неправильный ремонт.

Экстремальные температуры и обильные осадки могут нанести значительный ущерб дорогам и поставить под угрозу структурную целостность железнодорожных систем.Кроме того, повышение уровня моря ускорение береговой эрозии это может подрывать дороги и железнодорожные пути.Износ дорожного покрытия приводит к задержкам движения и повреждению транспортных средств.И, самое главное, это может стать причиной дорожно-транспортных происшествий.

Горячие рельсы могут расширяться, а также прогибаться

Расширение рельсового транспорта является еще одной серьезной проблемой, особенно в отношении бесстыковых рельсов, таких как основные линии, по которым ходят поезда.

При повышении температуры рельсы расширяются из-за тепла.Это расширение может создать высокое давление и напряжение внутри материала рельса.В сочетании с силами, оказываемыми движущимися поездами, это давление может привести к прогибанию путей в сторону и перекоситься.Иногда его называют «солнечный излом.”

Прогибающиеся рельсы представляют собой серьезную угрозу безопасности, которая может привести к сходу с рельсов.Это одна из причин Amtrak замедляет скорость в сильную жару, что часто приводит к задержкам графика.Метро Вашингтона сократило скорость движения поездов до минимума максимум 35 миль в час как только рельсы достигнут температуры 135 градусов по Фаренгейту (57 градусов по Цельсию).

Прогнозирование этих термических напряжений может оказаться сложной задачей.Одних измерений температуры на рельсах недостаточно, поскольку существует множество неизвестных факторов, связанных со структурой пути и его движением.Из-за этого сложно точно спрогнозировать, насколько рельсы расширятся или сузятся.

Инженеры могут снизить риск расширения рельсов, используя термостойкие материалы, такие как заэвтектоидная рельсовая сталь и мартенситной рельсовой стали, корректируя конструкцию пути и обеспечивая своевременный ремонт.

Чтобы предотвратить коробление дорог, инженеры также принимают защитные меры, такие как использование одинарных распилов, заполненных герметиком, чтобы обеспечить гибкость и не допустить попадания воды.Они также могут применять методы бетонирования в холодную погоду, позволяющие избежать заливки бетона при низких температурах или на холодных основаниях, и могут использовать более прочный и долговечный бетон.Выполнение своевременного ремонта в случае растрескивания и повреждения покрытия также может помочь избежать коробления.

Поддержание работоспособности инфраструктуры

Здоровье инфраструктуры похоже на здоровье человека:Если врачи обнаруживают такие проблемы, как опухоли или рак, только на поздних стадиях, зачастую бывает уже слишком поздно.Как и человеческие тела, инфраструктуру необходимо поддерживать с самого начала, чтобы снизить затраты и повысить потенциал эффективной реабилитации.

Одна из областей, над которой работает мой отдел, — это неразрушающие методы оценки для мониторинга инфраструктуры без причинения ущерба или необходимости длительного перекрытия дорог.

Мы используем мобильные системы сканирования, которые почти как портативные аппараты МРТ искать слабые места или дефекты мостов, дорог и взлетно-посадочных полос.Мы также разрабатываем усовершенствованные датчики, которые используют явления механического и магнитного поля для оценки состояния инфраструктуры, и используем искусственный интеллект для выявления проблем в материалах.

Инфраструктура будет сталкиваться с растущими проблемами по мере изменения климата, а также старения дорог, мостов и другой инфраструктуры.Большое количество провисших дорог и другие проблемы этим летом подчеркивают острую необходимость в устойчивой инфраструктуре, способной противостоять будущему.