خبر های ویژه
15 مرداد 1403
پل های گیر کرده، جاده های با کمانش - گرمای شدید زیرساخت های قدیمی آمریکا را خراب می کند
سایون پل هام -دانشیار مهندسی عمران، دانشگاه تگزاس در آرلینگتون
سرعت خراب شدن پل یا جاده نه تنها به مصالح و روش های ساخت و ساز مورد استفاده بلکه به آب و هوا در طول عمر سازه نیز بستگی دارد. گرمای شدید، به ویژه، به طور قابل توجهی بر زیرساخت های حمل و نقل تأثیر می گذارد. با پیشرفت تغییرات آب و هوایی، انتظار می رود فرکانس و شدت امواج گرما افزایش یابد و این مسائل تشدید شود.
تبریز امروز:
Suyun Paul Ham
دانشیار مهندسی عمران، دانشگاه تگزاس در آرلینگتون
گرمای بالای تابستان 2024 مشکلاتی را برای زیرساخت های حمل و نقل از جاده ها تا ریل ایجاد کرده است.
پل خیابان سوم نیویورک، که برای تردد کشتی ها در رودخانه هارلم باز می شود، ساعت ها پس از اینکه فلز آن در گرما منبسط شد و بسته نشد، گیر کرد. جاده ها در روزهای گرم در چندین ایالت، از جمله واشنگتن و ویسکانسین، کم و تاب خورده اند. آمتراک به مسافران هشدار داد تا ساعاتی قبل از قطعی یک روزه بین نیویورک و نیوجرسی برای مشکلات مربوط به گرما آماده شوند. خطرات برای خطوط برق و ریل در طول دماهای بالا منبع فزاینده ای از تاخیر برای سیستم قطار است.
بدتر شدن گرما به سیستم زیرساختی ایالات متحده که در حال حاضر دچار مشکل شده است، کمکی نمی کند.
انجمن مهندسین عمران آمریکا در آخرین کارت گزارش ملی زیرساخت خود، که در سال 2021 منتشر شد، به زیرساخت‌های ایالات متحده درجه کلی C- داده است. در حالی که بهبودهایی حاصل شده است - حدود 7.5 درصد از پل‌های ایالات متحده در وضعیت نامناسبی قرار داشتند، در مقایسه با موارد بیشتر. 12 درصد یک دهه قبل - بسیاری از پل ها در حال پیر شدن هستند و نگهداری آنها را دشوار می کند. چهل درصد از سیستم راه در وضعیت ضعیف یا متوسطی در نظر گرفته شد و هزینه های تعمیر و نگهداری به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.
آتش نشانان سعی می کنند پل خیابان سوم نیویورک را خنک کنند، زیرا فلز آن در گرما منبسط شد و پل نتوانست بسته شود. حتی پل‌های نسبتاً جوان - این پل تا حدی در سال 2004 بازسازی شد - می‌توانند در گرمای زیاد با مشکل مواجه شوند.
سرعت خراب شدن پل یا جاده نه تنها به مصالح و روش های ساخت و ساز مورد استفاده بلکه به آب و هوا در طول عمر سازه نیز بستگی دارد. گرمای شدید، به ویژه، به طور قابل توجهی بر زیرساخت های حمل و نقل تأثیر می گذارد. با پیشرفت تغییرات آب و هوایی، انتظار می رود فرکانس و شدت امواج گرما افزایش یابد و این مسائل تشدید شود.
من رهبری زیرساخت هوشمند و آزمایشگاه تست در دانشگاه تگزاس در آرلینگتون را بر عهده دارم، جایی که تیم من روی راه‌هایی برای نظارت بهتر بر سلامت ساختاری زیرساخت کار می‌کند. اینجاست که چرا زیرساخت ها در گرما با مشکل مواجه می شوند - و چگونه مهندسان برای کمک به افزایش عمر آن نوآوری می کنند.
کمانش بزرگراه ها برای رانندگان خطر ایجاد می کند
هنگامی که یک جاده ساخته می شود، آن را به بخش هایی برش می دهند تا فضایی برای گسترش روسازی در هنگام گرمای زیاد یا منقبض شدن در سرما ایجاد شود. بدون آن فضا، هنگام گرم شدن مصالح جاده، روسازی می تواند کمانش کند. کمانش روسازی بتنی در چندین ایالت به یک مشکل جدی تبدیل شده است.
روسازی به دلایل مختلفی در برابر کمانش آسیب پذیر می شود. طراحی جاده، موادی که از آن ساخته شده است، آب و هوای زمانی که ساخته شده است و آب و هوا در طول عمر آن می تواند بر طول عمر آن تأثیر بگذارد، همانطور که می تواند به جاده آسیب برساند و تعمیرات نامناسب.
دماهای شدید و بارندگی های شدید می تواند آسیب قابل توجهی به جاده ها وارد کند و یکپارچگی ساختاری سیستم های ریلی را به خطر بیندازد. علاوه بر این، افزایش سطح دریا فرسایش سواحل را تسریع می کند که می تواند جاده ها و خطوط ریلی را تضعیف کند. خرابی روسازی منجر به تاخیر در تردد و آسیب دیدن خودروها می شود. و از همه مهمتر، می تواند باعث تصادفات رانندگی شود.
ریل های داغ می توانند منبسط شوند و همچنین کمانش کنند
گسترش ریل یکی دیگر از نگرانی های مهم است، به ویژه با ریل های جوش داده شده پیوسته مانند خطوط اصلی که قطارها از آن استفاده می کنند.
هنگامی که دما افزایش می یابد، ریل ها به دلیل گرما منبسط می شوند. این انبساط می تواند فشار و کشش بالایی را در مواد ریل ایجاد کند. این فشار همراه با نیروهایی که توسط قطارهای متحرک وارد می‌شود، می‌تواند باعث کمانش ریل‌ها به کناره و ناهماهنگی آن شود. گاهی اوقات از آن به عنوان "پیچیدگی خورشید" یاد می شود.
کمانش ریل یک خطر جدی ایمنی است که می تواند باعث خروج از ریل شود. این یکی از دلایلی است که Amtrak سرعت خود را در گرمای شدید کاهش می دهد و اغلب منجر به تاخیر در برنامه می شود. متروی واشنگتن دی سی، زمانی که ریل به دمای ۱۳۵ درجه فارنهایت (۵۷ درجه سانتیگراد) برسد، سرعت قطارهای خود را به حداکثر ۳۵ مایل در ساعت کاهش می دهد.
گرمای زیاد باعث انبساط حرارتی ریل شده و این بخش از راه آهن را کمان می کند. وزارت ایالات متحده T
حمل و نقل
پیش بینی این تنش های حرارتی می تواند چالش برانگیز باشد. اندازه گیری دمای ریل به تنهایی کافی نیست، زیرا عوامل ناشناخته زیادی در رابطه با ساختار مسیر و نحوه حرکت آن وجود دارد. این امر پیش بینی دقیق میزان گسترش یا انقباض ریل ها را دشوار می کند.
مهندسان می توانند خطر انبساط ریل را با استفاده از مواد مقاوم در برابر حرارت، مانند فولاد ریل هایپریوتکتوئید و فولاد ریل مارتنزیت، تنظیم طراحی مسیر و اطمینان از تعمیرات به موقع، کاهش دهند.
برای جلوگیری از کمانش جاده ها، مهندسان اقدامات حفاظتی نیز دارند، مانند استفاده از اتصالات اره ای تک برش پر شده با درزگیر برای ایجاد انعطاف پذیری و در عین حال جلوگیری از ورود آب. آنها همچنین می توانند روش های بتن ریزی در هوای سرد را اجرا کنند که از ریختن بتن در دماهای پایین یا روی پایه های سرد جلوگیری می کند و می توانند از بتن قوی تر و بادوام تر استفاده کنند. انجام تعمیرات به موقع هنگامی که روسازی ترک می خورد و آسیب می بیند نیز می تواند به جلوگیری از کمانش کمک کند.
سالم نگه داشتن زیرساخت ها
سلامت زیرساخت مشابه سلامت انسان است: اگر پزشکان مشکلاتی مانند تومور یا سرطان را فقط در مراحل بعدی تشخیص دهند، اغلب خیلی دیر است. مانند بدن انسان، زیرساخت ها باید از ابتدا حفظ شوند تا هزینه ها کاهش یابد و پتانسیل توانبخشی موثر افزایش یابد.
یکی از حوزه‌هایی که بخش من روی آن کار می‌کند، روش‌های ارزیابی غیرمخرب برای نظارت بر زیرساخت‌ها بدون ایجاد آسیب یا نیاز به بسته شدن طولانی مدت جاده است.
ما از سیستم‌های اسکن موبایلی استفاده می‌کنیم که تقریباً شبیه دستگاه‌های MRI قابل حمل هستند تا به دنبال ضعف یا نقص در پل‌ها، جاده‌ها و باند فرودگاه باشیم. ما همچنین در حال توسعه حسگرهای پیشرفته‌ای هستیم که از پدیده‌های میدان مغناطیسی و مکانیکی برای ارزیابی وضعیت زیرساخت‌ها استفاده می‌کنند و از هوش مصنوعی برای شناسایی مشکلات موجود در مواد استفاده می‌کنیم.
دستگاه های متصل به وسیله نقلیه می توانند به سرعت معابر را برای نقاط ضعف و نقص اسکن کنند. آنها مانند دستگاه های MRI متحرک عمل می کنند. Suyun Paul Ham/دانشگاه تگزاس، آرلینگتون، CC BY-ND
اسکن یک جاده پل، مناطق دارای ضعف را نشان می دهد. زیرساخت هوشمند و آزمایشگاه تست / دانشگاه تگزاس، آرلینگتون
با تغییر اقلیم و پیر شدن جاده ها، پل ها و سایر زیرساخت ها، زیرساخت ها با چالش های فزاینده ای مواجه خواهند شد. تعداد زیاد جاده‌های کمانش و سایر مشکلات در تابستان امسال نیاز مبرم به زیرساخت‌های انعطاف‌پذیر را برای ایستادگی در برابر آینده نشان می‌دهد.
ارتباط با تبریز امروز
اخبار ، گزارشات ، عکسها و فیلم های خود را برای ما ارسال دارید . برای ارسال میتوانید از طریق آدرس تلگرامی یا ایمیل استفاده کنید.
اشتراک در خبرنامه
برای اطلاع از آخرین خبرهای تبریز امروز در کانال تلگرام ما عضو شوید.
