De Amerikaanse bruggen ontvingen een cijfer van C + op de Infrastructuurrapportenkaart 2017, uitgegeven door de American Society of Civil Engineers (ASCE). Ouder worden is een factor in deze score - bijna vier op 10 van de 614.387 bruggen in de VS zijn 50 jaar of ouder en de gemiddelde leeftijd blijft stijgen.
Maar reparatie en rehabilitatie zijn extreem duur - de meest recente schatting plaatst de achterstand van de natie op het gebied van bruggenrehabilitatie op $ 123 miljard.
In 2013 besloot het Delaware Department of Transportation om de effectiviteit te onderzoeken van een nieuwe snelle vervangingsaanpak voor een tweebaansbrug net ten noorden van het C & D-kanaal, die bijna aan het einde van zijn nuttige levensduur was. Ze werkten samen met onderzoekers van de Universiteit van Delaware aan het ontwerp en de bouw van een nieuwe brug, die nog steeds wordt gemonitord via een op maat ontworpen instrumentatiesysteem.
De oude brug werd vervangen door wat bekend staat als een met geosynthetische versterkte grond geïntegreerd brugsysteem (GRS-IBS). Ontwikkeld en gepromoot door ingenieurs van de Federal Highway Administration, dit systeem leent zich voor een snelle en kosteneffectieve constructie.
Christopher Meehan, de geïntegreerde leerstoel van Civil Engineering bij UD, legt uit dat het nieuwe ontwerp leent uit het gebied van keerwanden, waar geosynthetische materialen - waaronder textiel, rasters, stroken en netten - worden gebruikt om trekkrachtversterking te geven aan de bodem, waardoor hun algehele sterkte en stabiliteit.
"Het blijkt dat concepten van deze technologieën ook kunnen worden toegepast op bruggen, geld besparen en de bouwtijd verkorten," zegt Meehan. "De nieuwe brug is in feite een composietbrugconstructie waarin GRS-abutments en geprefabriceerde brugconstructie-elementen zijn opgenomen.Deze aanpak elimineert de kostbare uitvaltijd die is verbonden met beton op de plaats, wat een paar weken tot een maand kan duren om te genezen."
Voor dit project werden de GRS abutments geconstrueerd door plaatselijk beschikbare betonnen metselblokken in rijen te leggen, achter hen te vullen met grind en de muurbekledingselementen te bedekken en te vullen met een geosynthetische stof. Dit proces werd in lagen herhaald om elk brughoofdpunt te bouwen en vervolgens werd een bovenbouw van de prefabbetonnen brug bovenop de abutments geplaatst.
Vervolgens werden enkele afwerkingswerkzaamheden uitgevoerd om de naderingsmanieren naar de rang van de brug te brengen, en de volledige brug- en rijbaanzone werd vervolgens geplaveid. De resulterende brug bovenbouw beslaat ongeveer 37 voet, met een duidelijke overspanning over het inlaatkanaal van iets meer dan 28 voet.
Het UD-onderzoeksteam heeft uitgebreide technische ondersteuning geboden bij het project, waaronder het ontwerpen en implementeren van een aangepast structureel gezondheidsmonitoringsysteem dat meer dan 150 sensoren omvat om de prestaties van de brug op de lange termijn continu te bewaken.
Meehan credits afgestudeerde studenten Majid Talebi, Tyler Poggiogalle, Dan Cacciola en Matthew Becker met een belangrijke bijdrage aan het ontwerp, bouw en monitoring proces.
"De DelDOT-reis om een GRS-IBS-brug te bouwen, begon eigenlijk toen Chris ons benaderde met het idee om een van deze innovatieve structuren te bouwen en te monitoren", zegt Barry Benton, hoofdbruggenieur bij DelDOT en een in 1992 afgestudeerd UD in de civiele techniek.
"Vanaf het allereerste begin van het project, werkte hij nauw met ons samen om een locatie te kiezen en te helpen bij zowel het ontwerp als het monitoringplan. Omdat dit de eerste GRS-IBS-brug in Delaware zou zijn, was het voor ons erg belangrijk om begrijp hoe het zou presteren. "
DelDOT heeft sindsdien een andere GRS-IBS-brug gebouwd in Sussex County, die tot nu toe goed presteert. Benton is van mening dat deze technologie de grootste kostenbesparing zal opleveren als een interne onderhoudsploeg kan worden opgeleid om het werk te doen.
"Het mooie van het systeem is dat het snel kan worden gebouwd met kleine apparatuur, dus het is perfect geschikt om de talenten van onze eigen medewerkers te gebruiken," zegt hij.
Meehan noemt het GRS-IBS een toegankelijke technologie die bijna overal kan worden gebouwd.
"Geosynthetische versterkte grondconstructies zijn zeer geschikt voor constructie over de hele wereld, aangezien geosynthetische materialen vrij licht zijn en gemakkelijk kunnen worden geïmporteerd", zegt hij.
"Voorbij dat punt, kunnen verschillende soorten muren en brughoofden worden gebouwd met behulp van lokaal geproduceerde materialen, met weinig behoefte aan ter plaatse gestort beton.De resulterende structuren zijn kosteneffectief en redelijk vergevingsgezind met betrekking tot afzetting en zijdelingse afbuiging, en het is aangetoond dat ze relatief goed presteren bij aardbevingen. "
