Плачевное состояние мостов в Северной Америке напрямую связано с их возрастом. Пик строительства пришелся на 1960-е годы, и сейчас многие сооружения достигли или превысили расчетный срок эксплуатации. Второе место по степени изношенности заняли мосты Африки. Исследователи предложили использовать спутниковый радар с синтезированной апертурой для регулярного наблюдения за состоянием конструкций. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Спутники распознают слабые места мостов по всему миру
Ученые Хьюстонского университета совместно с международной командой проанализировали состояние 744 мостов по всему миру и обнаружили, что сооружения в Северной Америке находятся в наихудшем состоянии. Исследование, предлагает революционный метод мониторинга инфраструктуры из космоса для предотвращения катастроф.
Мост «Золотые ворота» в Сан-Франциско — один из 744 длиннопролетных мостов, изученных исследователем из Хьюстонского университета и международной командой. Мост пока в порядке. Pexels
Метод MT-InSAR использует радиоволны, которые спутники посылают к поверхности Земли. Отраженные сигналы создают интерферометрические изображения, сравнивая которые можно обнаружить даже миллиметровые изменения в положении конструкций. Европейский спутник Sentinel-1 и недавно запущенный NASA NISAR делают такие снимки регулярно, создавая обширные исторические архивы. Технология особенно эффективна благодаря устойчивым рассеивателям — точкам на мосту, которые стабильно отражают радиосигнал.
Мост Ферн-Холлоу в Питтсбурге (28 января 2022 года). Мост длиной 136 метров обрушился ранним утром, когда на нем находились четыре автомобиля и автобус общественного транспорта. Десять человек получили ранения, но, к счастью, никто не погиб. Мост рухнул из-за обширной коррозии конструкций.
«Наше исследование показывает, что космический радарный мониторинг может обеспечить регулярный надзор более чем за 60% длиннопролетных мостов мира», — отмечает Пьетро Милилло, соавтор работы и доцент кафедры гражданского и экологического инженерного дела. Он подчеркивает, что интеграция спутниковых данных в системы оценки рисков позволит значительно снизить число мостов, классифицируемых как высокорисковые, особенно в регионах, где установка традиционных датчиков слишком дорога.
Мост I-35W через Миссисипи в Миннеаполисе (1 августа 2007 года). Причиной стал конструктивный дефект: стальные соединительные пластины (гассеты), скрепляющие балки моста, оказались вдвое тоньше необходимого — всего 13 мм вместо требуемых размеров. Кроме того, за годы работ по перекрытию дорожного полотна вес моста увеличился на 20%.
Спутники следят за мостами
Команда использовала метод мультивременной интерферометрической радиолокации с синтезированной апертурой. Технология позволяет обнаруживать смещения конструкций с точностью до миллиметра, выявляя медленные процессы вроде оползней или проседания грунта.
Традиционные визуальные осмотры проводятся обычно раз в полгода и могут быть субъективными, а структурные датчики установлены менее чем на 20% мостов мира. Спутниковый мониторинг закрывает этот критический пробел, обеспечивая частые измерения деформаций по всей инфраструктурной сети.