Amerikas broer modtog en klasse på C + på 2017 Infrastructure Report Card, udgivet af American Society of Civil Engineers (ASCE). Aldring er en faktor i denne score - næsten fire ud af 10 af de 614.387 broer i USA er 50 år eller ældre, og gennemsnitsalderen holder op med at klatre.
Men reparation og rehabilitering er ekstremt dyre-det seneste estimat sætter landets efterslæb af brorehabiliteringsbehov på 123 milliarder dollars.
I 2013 besluttede Delaware Department of Transportation at undersøge effektiviteten af en ny hurtig udskiftningsmetode for en to-bane bro lige nord for C & D-kanalen, der nærmer sig slutningen af dets nyttige levetid. De samarbejdede med forskere ved Delaware Universitet om design og konstruktion af en ny bro, som fortsat overvåges via et specialdesignet instrumenteringssystem.
Den gamle bro blev erstattet af det såkaldte geosyntetiske forstærket jord integreret brosystem (GRS-IBS). Udviklet og forfremmet af ingeniører på Federal Highway Administration, giver dette system sig til hurtig og omkostningseffektiv konstruktion.
Christopher Meehan, Bentley Systems Incorporated formand for Civilingeniør ved UD, forklarer, at det nye design låner fra området af fastholdelsesvægge, hvor geosyntetiske materialer - herunder tekstiler, gitter, strimler og garn - bruges til at tilvejebringe trækforstærkning til jord, forbedring deres samlede styrke og stabilitet.
"Det viser sig, at begreber fra disse teknologier også kan anvendes til broer, spare penge og reducere byggetid," siger Meehan. "Den nye bro er i grunden en kompositbrostruktur, der omfatter GRS-anlæg og præfabrikerede brobygningselementer. Denne fremgangsmåde eliminerer den dyre nedetid, der er forbundet med støbt beton, hvilket kan tage nogle uger i en måned at helbrede."
Til dette projekt blev GRS-anlæggene konstrueret ved at lægge lokalt tilgængelige betonmurerblokke i rækker, fylde bag dem med grus og dække de vægvendte elementer og genopfyldning med et geosyntetisk stof. Denne proces blev gentaget i lag for at bygge hver broanlæg, og derefter blev en præfabrikeret brobygning anbragt oven på anlæggene.
Dernæst blev der udført noget færdigt arbejde for at bringe tilgangen op til broens klasse, og hele bro- og kørebanen blev derefter brolagt. Den resulterende brobygning spænder over 37 fod, med et klart spænd over indløbskanalen på lidt over 28 fod.
UD-forskergruppen leverede omfattende teknisk support til projektet, herunder design og implementering af et brugerdefineret strukturhygiejneovervågningssystem, der omfatter mere end 150 sensorer til løbende at overvåge broens langsigtede ydeevne.
Meehan kreditter studerende Majid Talebi, Tyler Poggiogalle, Dan Cacciola og Matthew Becker med betydelige bidrag til design, konstruktion og overvågning proces.
"DelDOT-rejsen til at bygge en GRS-IBS-bro begyndte faktisk, da Chris nærmede sig os med ideen om at konstruere og overvåge en af disse innovative strukturer," siger Barry Benton, chefbroingeniør ved DelDOT og en 1992 kandidat fra UD i civilingeniør.
"Fra starten af projektet arbejdede han tæt sammen med os for at vælge en placering og bistå både i design og overvågningsplanen. Da dette skulle være den første GRS-IBS-bro i Delaware, var det meget vigtigt for os at forstå, hvordan det ville udføre. "
DelDOT har siden bygget en anden GRS-IBS bro i Sussex County, som har det godt til dato. Benton mener, at denne teknologi vil give de største omkostningsbesparelser, hvis et internt vedligeholdelsesbesætningsmedlem kan trænes til at udføre arbejdet.
"Systemets skønhed er, at det hurtigt kan konstrueres med lille udstyr, så det er perfekt til at udnytte talentet hos vores eget personale," siger han.
Meehan kalder GRS-IBS en tilgængelig teknologi, der kan bygges næsten hvor som helst.
"Geosyntetiske forstærkede jordstrukturer er velegnede til konstruktion over hele verden, da geosyntetiske materialer er ret lette og nemt kan importeres," siger han.
"Ud over det punkt kan forskellige typer vægge og broanlæg konstrueres ved hjælp af lokalt fremskaffede materialer, med lidt behov for støbt beton. De resulterende strukturer er omkostningseffektive og rimeligt tilgivende med hensyn til afvikling og lateral afbøjning, og de har vist sig at udføre relativt godt i jordskælv. "
