#мосты

В марте 2024 года грузовое судно на реке Патапско потеряло управление и врезалось в мост Фрэнсиса Скотта Ки — ворота в порт Балтимора (США). В одно мгновение мост, простоявший 47 лет, исчез. Подобная судьба постигла множество мостов на протяжении истории. Но некоторые из них пережили века и продолжают служить людям по сей день.

Железнодорожные мосты — самая уязвимая часть транспортной инфраструктуры России: от их технического состояния зависят жизни пассажиров и безопасность движения поездов. Традиционная диагностика требует остановки движения и ручного обследования труднодоступных элементов. Даже современные дроны с нейросетями не решают проблему до конца: они не привязывают обнаруженные дефекты к инженерному чертежу, что приводит к необходимости снова вручную искать место повреждения по видео, сводя на нет преимущества автоматизации. Ученые Пермского Политеха впервые создали комплексную систему, которая от полета беспилотника до готовой карты трещин и коррозии работает полностью автоматически — без многочасового просмотра видео и риска пропустить повреждение. Предложенный подход к мониторингу железнодорожных мостов не имеет аналогов.

На этой неделе на Тайване перерезали красную ленту на грандиозном инфраструктурном проекте, который собственная строительная команда когда-то считала «невозможным»: мост Даньцзян длиной 914 метров.

В Финляндии торжественно открыли самый длинный мост страны — и по нему никогда не проедет ни один автомобиль или мотоцикл.

Каждый девятый мост в России находится в аварийном состоянии, и основная причина разрушений — влага. Проникая вглубь конструкций, вода вызывает коррозию арматуры и разрушает бетон при замерзании. Эти процессы остаются невидимыми под слоем асфальта до момента серьезных повреждений. Современные методы диагностики имеют некоторые ограничения в выявлении угроз: визуальный осмотр позволяет обнаружить только поверхностные дефекты, а вскрытие дорожного полотна повреждает конструкцию. Георадарное сканирование, хотя и является бесконтактным, обнаруживает лишь крупные дефекты, но не начальные стадии увлажнения. В результате проблемы часто выявляются слишком поздно, когда структурные повреждения уже необратимы. Ученые Пермского Национального Исследовательского Политехнического Университета (ПНИПУ), Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) и Российского дорожного научно-исследовательского института (РОСДОРНИИ) усовершенствовали данную технологию, создав специальное программное обеспечение, которая выявляет скопления влаги на ранней стадии, до появления видимых деформаций.

Мосты — это не просто сталь и бетон. Это символы единения, амбиций и прогресса. Инженеры по всему миру бросают вызов пределам возможного, создавая конструкции, которые связывают острова, города и целые экономики.

Архитектурное бюро Zaha Hadid Architects (ZHA) завершает строительство нового, рекордного по своим характеристикам моста на Тайване.

Там, где встречаются искусство и инженерная мысль, рождаются сооружения, способные вдохнуть жизнь в будущее архитектуры. Современные мосты и путепроводы — не просто средство пересечь реки или дороги. Они стали символами человеческого гения, художественного видения и технического совершенства.

Самые высокие мосты мира поднимаются выше небоскребов. Мосты всегда были одними из самых впечатляющих инженерных чудес. Однако за последние десятилетия рекордные сооружения переосмыслили мостостроение, подняв его на новый уровень.

Ученые ПНИПУ разработали высокоточную компьютерную модель для расчета надежности сферических опорных частей мостов, которая учитывает эффект ползучести полимерного слоя и в пять раз точнее существующих методов прогнозирует их поведение под сейсмическими и температурными нагрузками, что критически важно для создания отечественных аналогов после ухода иностранных производителей и обеспечения безопасности мостов в сейсмически активных регионах России.

Оптоволокно — это тонкая нить, улавливающая малейшие деформации и передающая данные световыми сигналами. Его чувствительность полезна для мониторинга зданий, мостов, трубопроводов, а также для самодиагностики авиационных и космических деталей. Датчики на его основе обнаруживают микроповреждения, предотвращая разрушения. Ученый Пермского Политеха создал уникальный датчик в виде многожильного оптоволоконного кабеля со специальными чувствительными элементами. Изобретение удаленно выявляет сложные деформации в высоконагруженных композитных конструкциях с микронной точностью, повышая безопасность и долговечность критических объектов.

Ключевую роль в обеспечении надежности моста играют специальные подшипники, которые позволяют конструкции плавно двигаться под тяжелым весом, при нагреве и вибрациях, защищая от разрушения. Современные детали включают стальные элементы, полимерные слои и специальную смазку, которая снижает трение и продлевает срок службы моста. Если она плохая или ее вовсе нет, это может привести к заклиниванию подшипников, трещинам в мосту и даже его обрушению. Для того, чтобы понять, как смазочный материал ведет себя на реальном объекте, создают его «цифровые двойники» и исследуют в разных условиях. Ученые Пермского Политеха разработали усовершенствованную математическую модель, которая снизит погрешность в расчетах и уменьшит общий риск аварий.

Слушатели узнают о невероятных конструктивных решениях и техническом прорыве русской мостостроительной школы с XIX века до наших дней.

Слушатели узнают, как переосмысление конструкции способствовало возникновению уникальных зданий.

В строительстве зданий, дорог, дамб, мостов и тоннелей широко используют геотекстиль — синтетический материал, который укрепляет грунтовое основание и увеличивает его несущую способность. Сейчас активно изучается идея «умного геотекстиля», когда в сам материал внедряют специальные датчики для удаленного контроля состояния грунта. Это позволит значительно повысить безопасность объекта, заранее предупреждая о необходимости ремонта или о возникновении аварийной ситуации. Ученые ПНИПУ разработали волоконно-оптическую систему для непрерывного мониторинга геотекстиля. Она надежно фиксирует его смещение до 0,5 миллиметров и по стоимости гораздо дешевле волоконных датчиков, которые пока применяются для контроля за состоянием зданий и сооружений.

Легкий бетон набирает популярность в качестве альтернативного материала. Он позволяет уменьшить вес конструкции. Из опыта проектирования известно, что многие проблемы при строительстве больших сооружений связаны в первую очередь с нагрузками от собственного веса. В случае с бетоном еще одна трудность в том, что он сохраняет свою структуру до температуры 200 градусов Цельсия, после чего его прочность может снижаться. Ученые Пермского Политеха предлагают армировать легкий бетон стальным волокном и нанокремнеземом, что позволит сделать его прочнее и устойчивее к высоким температурам. Полученные результаты важно учитывать при проектировании высотных зданий и большепролетных мостов, разрушение которых может привести к человеческим жертвам и большим материальным затратам.

Опорные части – «сердце» мостового сооружения. Они принимают и перераспределяют нагрузки от мостового пролета, внешние сейсмические, ветровые и температурные воздействия на опору. Основные элементы этих частей — полимерные антифрикционные прослойки, в которых находятся углубления со смазочным материалом. За счет скольжения опора балансирует и уравновешивает конструкцию. Если изучить поведение прослойки в динамике при различных нагрузках, то можно подобрать материалы под условия работы конкретного моста, которые также будут учитывать природные особенности окружающей среды. Ученые ПНИПУ разработали модель для прогнозирования работы слоя скольжения прослойки при штатных и внештатных ситуациях. Этот важный этап проектирования мостов позволит сделать конструкцию опорных частей надежнее, увеличить их несущую способность и безремонтные сроки работы.

Для безопасности, экономии ресурсов и улучшения производительности необходим постоянный мониторинг состояния зданий, мостов и рабочих механизмов конструкций. Для этого используют различные датчики, а в последнее время активно развивается направление, в котором оптоволокно применяют в качестве линии передачи данных и чувствительного элемента — части датчика, которая преобразует информацию извне в электрические сигналы. Ученые Пермского Политеха выяснили, как сделать более тонкое покрытие оптоволокна, чтобы минимизировать габариты изделий и при этом сохранить качественную защиту от внешних агрессивных условий.

Для специалистов-дорожников функциональность моста на первом месте, но удивительно, что часто именно благодаря функциональности сооружение получается еще и визуально привлекательным. Сегодня мы беседуем с Тимуром Берхамовым, заместителем начальника Федерального управления автодорог «Центральная Россия» (ФКУ «Центравтомагистраль»), который рассказал, что с помощью современных технологий и материалов износ новых мостов, по сравнению со старыми, за последние полвека уменьшился в десятки раз.

Оползни вызывают разрушения и аварии жилых и производственных зданий, что приводит к экономическому ущербу и к гибели людей. Для повышения устойчивости насыпей широко применяется армирование строительными геосинтетическими материалами, например, геоячейками, георешеткой и геотекстилем. Но в некоторых случаях, например, при сильных динамических нагрузках или сезоннопромерзающих грунтах, они не обеспечивают нужную устойчивость склона. Ученые Пермского Политеха выяснили, стоит ли заменять геосинтетик альтернативой — бетонными монолитными плитами.