“智能外衣”确保桥梁安全

当夏季越来越近的时候，准备出行的美国家庭也逐渐增多了起来，他们中的很多人都对途径桥梁的稳定性非常关心。

确保全美600,000座桥梁的安全，绝不是一件轻松的事情。这就是为什么工程师们正准备在交通量最大的结构上测试传感器的原因，这会使他们得到潜在风险的预报。

2007年8月，密西西比河上的明尼苏达I35大桥垮塌，给许多人以启示。这座在出行高峰期坍塌的桥梁事先没有任何预兆，13人死亡145人受伤。这座建于1967年，是一条八车道高速公路的一部分，预期寿命50年。开发者将责任归咎于连接钢梁之间的钢构件失效问题。

传感器或许会避免类似事件的发生。国家技术标准中心(NIST)和密歇根州运输部投资1900万美元，研究下一代桥梁监控系统。“有非常少的桥梁属于D级安全等级”，NIST高级技术负责人，“智能桥梁”的推广者Marc Stanley如是说。

密歇根大学土木与环境工程学院的首席研究员Jerome Lynch副教授认为，传感器技术因给桥梁“体检”而确保健康，会给桥梁的安全保障带来很大的不同。

Lynch和他的同事们正在探索如何创立一个基于水泥胶结物的“皮肤传感器系统”，将钢筋网、碳纤维分布在水泥中，用来测量应变。他说，单独的传感器有很大的局限性，因为桥梁初期的裂缝有可能并不是在布置传感器的部位发生的。另外，“皮肤”模式还会测量桥梁任何位置的变形。

除此之外，Lynch和他的同事们还在试验另一种类似于涂料的传感系统，这种材料用碳纳米管制成，可以用来检测桥梁表面的裂缝和腐蚀情况。他还讲，碳纳米管材料制成的涂料可以通过导电性能的改变，使得通过检测“电子性能”来反映桥梁结构弱点成为可能。

在相同的项目组中，他们还在研究当重车驶过桥梁时，结构的震动反应等。这类信息在目前是不可知的，因为工程师通常会假定车辆在桥梁上停止而不是移动，这样便于计算，但或许并不能反映实际情况。Lynch说这中新型传感器会被封装到城市公交车、警车或者其他在桥梁上有规律地来回通行的车辆中。

用于桥梁健康的下一代传感器，应该是无线的，这样会大幅降低安装成本(因为将沿桥数公里长各个位置上的传感器，用线路连接到中央计算机的话，费用会很高)。现在，韩国、中国和中国台湾已经测试了部分无线传感器系统，他们做得非常不错。

纽约市交通运输部使用传感器来测定结构对天气的响应，包括借以决定在冬天使用哪种融雪剂。据桥梁检查和管理部门主任Bojidar Yanev说，这种技术发展得很快，至于现在是否可行，他补充道“至少未来五年内尚不可行”。

本文为翻译文章，原文地址：

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=smart-bridges-harness-tech