2019年美國交通領(lǐng)域重點推廣技術(shù)一覽

譯 江蘇高速公路工程養(yǎng)護技術(shù)有限公司 尹龍 傅松 黃若昀 陸海珠

新澤西州鋼結(jié)構(gòu)涂裝耐久性檢測新方法

在橋梁等鋼構(gòu)物上加涂保護層，是新澤西州交通廳常用的延長鋼結(jié)構(gòu)使用壽命的方式。2016年，由于新澤西州交通廳原本用于保護層質(zhì)控的測試方法不再使用，研究人員不得不開發(fā)一種新的保護層耐久性檢測方法。

最新研究的耐久性檢測方法結(jié)合了深度凍融循環(huán)和預(yù)設(shè)環(huán)形破壞，能夠?qū)z測時間從原來的1～2年降低至6個月。且該方法還可用于涂層耐久性鑒定及室外性能模擬，未來有望應(yīng)用于所有新加涂層的質(zhì)量評估。實踐證明，采用精確檢測方法評估涂裝系統(tǒng)，不僅可以節(jié)省養(yǎng)護維修成本，還可以減少因涂裝層脫落造成的環(huán)境污染。

新墨西哥州道路太陽能技術(shù)應(yīng)用

在公路及相關(guān)空間上采用太陽能發(fā)電技術(shù)可以降低新墨西哥州交通運輸系統(tǒng)的碳排放量，并產(chǎn)生額外的經(jīng)濟效益。由于意識到太陽能源的潛在效益，新墨西哥州交通廳開展了免費能源——太陽能公路系統(tǒng)研究項目。

該項目總結(jié)了美國公路系統(tǒng)11個太陽能項目的經(jīng)驗教訓(xùn)，重點研究了電力購買、土地租賃協(xié)議以及光伏系統(tǒng)所有權(quán)維護等方面的最優(yōu)做法。同時，研究人員還分析了在新墨西哥州不同交通運輸區(qū)域以最低成本采用太陽能發(fā)電的經(jīng)濟可行性。項目的推廣應(yīng)用，不僅推進了新墨西哥州交通運輸系統(tǒng)能源利用向可再生方向的轉(zhuǎn)變，還有可能為交通部門帶來額外的經(jīng)濟收益，該項目預(yù)計將在20年內(nèi)為新墨西哥州交通廳節(jié)省30余萬美元（約合198.54萬元人民幣）的能源費用。

馬薩諸塞州評估錨固材料安全負荷新流程標(biāo)準(zhǔn)

黏接性和膠凝性的錨固材料易于粘附到既有結(jié)構(gòu)上，可用于加固橋梁、隧道和其他基礎(chǔ)設(shè)施，但它們也存在易受外界環(huán)境侵蝕、在長期拉力作用下會失效等弱點，而這些問題很可能會引發(fā)類似2006年波士頓I-90州際高速上隧道塌方的災(zāi)難性事故。

為避免安全事故的發(fā)生，馬薩諸塞州交通廳將錨固材料列入合格施工材料清單（QCML）之前，就開發(fā)了一套用于評估該材料強度的新流程。研究人員研究了不同制造商生產(chǎn)的黏接性錨固材料，并分析了不同試件的安裝時間、材料強度和在極端溫度下的性能等參數(shù)，從而制定評估錨固材料是否合格的新標(biāo)準(zhǔn)和流程。根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)要求，馬薩諸塞州交通廳將有望采用更高質(zhì)量的錨固產(chǎn)品，以延長交通設(shè)施的使用壽命且節(jié)省養(yǎng)護成本。目前，馬薩諸塞州交通廳已經(jīng)對合格材料清單進行了更新，同時正在將一種新的錨固產(chǎn)品用于某橋梁的拆除重建工程。

阿肯色州通過地球物理勘探方法識別道路地下危險

對公路沿線地質(zhì)條件、危險邊坡或基巖進行監(jiān)測，有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，保障道路行車安全，并避免因整治邊坡、去除基巖產(chǎn)生的額外支出。阿肯色州交通廳正在嘗試使用地球物理勘探方法生成二維、三維的地下地圖，從而對公路沿線的此類危險進行精準(zhǔn)定位。研究人員選擇了淺基巖、弱層邊坡等4個試點對各類檢測方法進行現(xiàn)場測試，分析了每種方法的優(yōu)勢、收益、成本、局限性和精確度。同時，該研究項目還為阿肯色州交通廳提供了最佳操作方法、設(shè)備建議、甄選物理勘探方法的培訓(xùn)材料以及邊坡穩(wěn)定性數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

目前，地球物理勘探方法已被證實具有經(jīng)濟效益，在3個建設(shè)項目中為阿肯色州交通廳節(jié)省了75萬美元（約合495.6萬元人民幣）。如果該方法在該州全面實施，第一年內(nèi)即可為阿肯色州交通廳節(jié)省300余萬美元（約合1985.4萬元人民幣）。

佛羅里達州消除車輛逆行（WWD）相撞事故新對策

自佛羅里達州的逆行相撞事故排名全國第三之后，該州交通部門開始格外重視逆行相撞事故對策的研究。近年來，佛羅里達州交通廳開展了一項針對州內(nèi)1447個高速公路出口匝道的專項研究，研究人員利用過去發(fā)生撞車事件的人員信息數(shù)據(jù)（包括酒駕司機、65歲及以上的司機或游客）來確定造成每條高速公路匝道出口事故的主要因素。

通過研究，項目為每類事故因素均提供了相應(yīng)的解決方案和建議，如針對年紀(jì)較大的司機，在逆向行駛標(biāo)牌的周圍放置LED燈，為酒駕司機安裝紅色矩形快速閃爍信號燈。此外，佛羅里達州交通廳還對州內(nèi)高速公路各出口匝道的風(fēng)險系數(shù)進行了排序，從而確定哪些出口匝道需要優(yōu)先采用上述解決方案。佛羅里達州交通廳預(yù)測，若風(fēng)險系數(shù)靠前的高速公路出口匝道能全面采用研究人員給出的解決措施，幾乎可以100%消除州內(nèi)高速因車輛逆行相撞而造成的事故。

明尼蘇達州低成本高效益混凝土梁維修方案

幾年前，明尼蘇達州交通廳基于密歇根州的一項適用于小規(guī)模維修的研究成果，開發(fā)出了一種創(chuàng)造性的混凝土梁加固方案，并在一座接近設(shè)計壽命的橋梁（其兩端混凝土縱梁已嚴(yán)重劣化）上進行了應(yīng)用。具體做法是使用鋼筋籠和混凝土噴漿來維修橋梁的混凝土梁，此舉能夠節(jié)約29萬美元（約合191.63萬元人民幣）的維修費用，且施工過程中不需要封閉交通、增設(shè)預(yù)制梁或是移除橋面板。

數(shù)年后，當(dāng)明尼蘇達州交通廳重修這座橋梁時，研究人員對原橋的舊梁進行了實驗檢測。結(jié)果表明，這些混凝土梁實際上能夠承載比預(yù)期更多的重量。目前，明尼蘇達州交通廳和圣保羅市政府已經(jīng)在3個項目中應(yīng)用了該技術(shù)，其中包括位于明尼那波利斯市中心的I-94橋梁維修項目。許多其他州的交通廳也計劃從明尼蘇達州引進這項新技術(shù)，并將其應(yīng)用于本州內(nèi)橋梁混凝土梁的維修項目。

南卡羅來納州開發(fā)新款A(yù)pp應(yīng)對洪水

南卡羅來納州交通廳與美國地質(zhì)調(diào)查局合作開發(fā)了一款A(yù)pp，通過使用激光雷達測算出的海拔和水流數(shù)據(jù)，該應(yīng)用程序能描繪出南卡羅來納州的集水區(qū)，并生成該州專用的水流統(tǒng)計數(shù)據(jù)和地理圖層。同時，工作人員還可以利用App比較歷史橋梁沖刷數(shù)據(jù)，并完成特定地點的間接流量計算。

值得一提的是，該App縮短了南卡羅來納州交通廳工程師獲取所需信息以確定泄洪范圍和設(shè)計泄洪區(qū)域所需的時間。以前獲取一個集水區(qū)的信息需要幾個小時甚至幾天的時間，通過該App可以將這個過程縮短到5分鐘以內(nèi)。據(jù)南卡羅來納州交通廳估算，該應(yīng)用程序在未來10年內(nèi)可為本州節(jié)省2000多萬美元（約合1.32億元人民幣）的工程成本。

愛荷華州用于快速橋梁施工的新型混凝土混合料

過去的許多年間，在快速橋梁施工項目中，愛荷華州交通廳都是利用超高性能混凝土（UHPC）來連接預(yù)制T梁的面板。雖然UHPC強度高、耐久性好，但使用過程中非常耗費人工并且價格昂貴，每立方米材料約需1.31萬～1.96萬美元（約合8.64萬～12.96萬元人民幣）。

為了尋找一種價格較低的替代品，愛荷華州交通廳和愛荷華州立大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種新型T梁連接材料，主要由一種早強混凝土與聚丙烯纖維混合而成。研究人員在實驗室內(nèi)分析了這一新材料的黏接性，并通過電腦建模分析確認(rèn)該材料符合AASHTO規(guī)范中規(guī)定的強度和疲勞極限狀態(tài)下的性能。隨后進行的卡車荷載條件下的足尺現(xiàn)場實驗也充分證明了這一新材料的黏接性能。

據(jù)介紹，早強混凝土的施工要求與傳統(tǒng)混凝土類似，每立方米價格僅為1046美元（約合6911元人民幣）。目前，愛荷華州交通廳已經(jīng)將這一新材料用于多座橋梁的設(shè)計中，預(yù)計累計節(jié)省資金80萬美元（約合528.64萬元人民幣）。