حصلت جسور أمريكا على درجة C + في بطاقة تقرير البنية التحتية لعام 2017 ، التي وضعتها الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE). إن الشيخوخة هي عامل في هذه النتيجة ، فحوالي أربعة من أصل 10 من الجسور البالغ عددها 614،387 في الولايات المتحدة تبلغ من العمر 50 عامًا أو أكثر ، ويواصل متوسط العمر تسلقها.
لكن الإصلاح والتأهيل مكلفان للغاية - حيث أن آخر التقديرات تضع تراكم احتياجات إعادة تأهيل الجسور في البلاد عند 123 مليار دولار.
في عام 2013 ، قررت وزارة النقل في ولاية ديلاوير استكشاف فعالية مقاربة الاستبدال السريع الجديدة لجسر ذي ممرين شمال قناة C & D التي كانت تقترب من نهاية فترة خدمتها المفيدة. تعاونت مع الباحثين في جامعة ديلاوير على تصميم وبناء جسر جديد ، والذي لا يزال يتم رصده عن طريق نظام أجهزة مصمم خصيصًا.
تم استبدال الجسر القديم بما يعرف بنظام الجسور المتكاملة للتربة المقواة بالأرض (GRS-IBS). يقوم هذا النظام الذي تم تطويره وترقيته من قبل المهندسين في الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة ، إلى بناء سريع وفعال من حيث التكلفة.
يوضح كريستوفر ميهان ، الرئيس التنفيذي لشركة بنتلي سيستمز للهندسة المدنية في UD ، أن التصميم الجديد يستعير من مجال الجدران الاستنادية ، حيث تستخدم المواد الجغرافية الاصطناعية - بما في ذلك المنسوجات والشبكات والشرائط والشبكات - لتوفير تقوية الشد للتربة ، وتعزيز قوتهم الشاملة والاستقرار.
يقول ميهان: "تبين أن مفاهيم هذه التقنيات يمكن تطبيقها أيضًا على الجسور ، وتوفير المال وتقليل وقت الإنشاء". "الجسر الجديد هو في الأساس عبارة عن هيكل مركب مركب يشتمل على دعائم GRS وعناصر بنية فوقية للجسور سابقة الصنع. هذا النهج يزيل التوقف المكلِّف المرتبط بالخرسانة الجاهزة ، والتي يمكن أن تستغرق بضعة أسابيع إلى شهر للشفاء".
بالنسبة لهذا المشروع ، تم تشييد دعامات GRS من خلال وضع كتل البناء الخرسانية المتوفرة محليًا في الصفوف ، وملئها خلفها بالحصى وتغطية العناصر المواجهة للحائط وإعادة ردمها بنسيج geosynthetic. تكررت هذه العملية في طبقات لبناء كل دعامة جسر ، وبعد ذلك تم وضع بنية فوقية من الجسر الخرساني مسبقة الصب على قمة الدعامات.
بعد ذلك ، تم تنفيذ بعض أعمال الإنهاء لجعل الطرق تصل إلى درجة الجسر ، ثم تم تعبيد الجسر ومنطقة الطريق بأكملها. تمتد البنية الفوقية للجسر حوالي 37 قدمًا ، مع امتداد واضح على قناة المدخل أكثر بقليل من 28 قدمًا.
قدم فريق البحث UD دعما تقنيا مكثفا في المشروع ، بما في ذلك تصميم وتنفيذ نظام مراقبة صحية هيكلية مخصصة تضم أكثر من 150 جهاز استشعار لمراقبة أداء الجسر على المدى الطويل بشكل مستمر.
يستقطب ميحان طلاب الدراسات العليا ماجد الطالبي وتايلر بوجيوجال ودان كاكيولا وماثيو بيكر مع تقديم مساهمات كبيرة في عملية التصميم والبناء والمراقبة.
"بدأت رحلة DelDOT لبناء جسر GRS-IBS في الواقع عندما اقتربنا من Chris مع فكرة بناء ومراقبة واحدة من هذه الهياكل المبتكرة" ، يقول باري بنتون ، كبير مهندسي الجسور في DelDOT و 1992 خريج UD في الهندسة المدنية.
"منذ بداية المشروع ، عمل معنا بشكل وثيق لاختيار الموقع والمساعدة في كل من التصميم وخطة المراقبة. بما أن هذا كان أول جسر GRS-IBS في ديلاوير ، كان من المهم جدًا بالنسبة لنا فهم كيف ستؤدي ".
ومنذ ذلك الحين ، قامت شركة DelDOT ببناء جسر GRS-IBS آخر في مقاطعة ساسكس ، والذي يعمل بشكل جيد حتى الآن. تؤمن بنتون أن هذه التقنية ستحقق أكبر وفورات في التكاليف إذا كان يمكن تدريب طاقم الصيانة الداخلي للقيام بالعمل.
ويقول: "إن جمال النظام هو أنه يمكن بناؤه بسرعة باستخدام معدات صغيرة ، لذا فهو مناسب تمامًا للاستفادة من مواهب موظفينا".
وتطلق ميهان على تقنية GRS-IBS التي يمكن الوصول إليها في أي مكان تقريبًا.
ويضيف: "إن هياكل التربة المقواة من الناحية الجيولوجية هي مناسبة تماما للبناء في جميع أنحاء العالم ، حيث أن المواد الأرضية الاصطناعية خفيفة إلى حد ما ويمكن استيرادها بسهولة".
"علاوة على ذلك ، يمكن بناء أنواع مختلفة من الجدران والجسور باستخدام مواد محلية المصدر ، مع القليل من الحاجة إلى الخرسانة المصبوبة في المكان. والبنية الناتجة تكون فعالة من حيث التكلفة ومغفرة إلى حد ما فيما يتعلق بالاستيطان والانحراف الجانبي ، أظهروا أداءً جيدًا نسبيًا في الزلازل ".
