關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。購買訂閱有助於確保未來關於塑造當今世界的發現和想法的有影響力的故事。
隨著夏季臨近，越來越多的家庭踏上旅途，許多人會認為他們所經過的橋樑的穩定性是理所當然的。
保持美國60萬座橋樑的安全絕非易事。這就是為什麼工程師們開始在一些最繁忙的橋樑上安裝感測器，這些感測器可以提醒他們注意潛在的問題。
2007年8月，明尼阿波利斯I-35號大橋跨越密西西比河的倒塌給許多人敲響了警鐘。這座橋在晚高峰時段毫無預警地倒塌，造成13人死亡，145人受傷。它服務於一條繁忙的八車道高速公路，建於1967年，預計使用壽命為50年。調查人員將責任歸咎於連線橋樑梁的劣質鋼板。
感測器可能可以防止悲劇重演。美國國家標準與技術研究院(NIST)和密歇根州交通運輸部正在資助一個耗資1900萬美元的專案，為橋樑建造下一代監控系統。“有很多橋樑在維護和安全方面獲得了D級評分”，NIST先進技術專案主任馬克·斯坦利說，該專案正在推廣配備感測器的“智慧橋樑”。
檢視世界各地智慧橋樑的幻燈片。
首席研究員、密歇根大學安娜堡分校土木與環境工程助理教授傑羅姆·林奇表示，感測器技術可以透過給橋樑進行“體檢”然後監控其健康狀況來帶來很大的安全差異。
林奇和他的同事正在探索如何製造一種水泥基感測皮膚——基本上是由鋼、碳或聚合物纖維覆蓋水泥的網狀物——可以檢測過度的應變。他說，單獨的感測器在實用性方面有限，因為橋樑的初始裂縫可能不會出現在感測器放置的位置。另一方面，皮膚是理想的，因為無論變形發生在何處都可以檢測到。
此外，林奇和他的同事正在試驗一種由碳奈米管制成的類似油漆的物質，可以塗在橋樑表面，以檢測腐蝕和裂縫。他說，由於碳奈米管透過在油漆中傳送電流來導電，因此可以透過電氣特性的變化來檢測結構弱點。
同一合作專案還在開發一些感測器，用於測量重型車輛快速駛過時橋樑的搖擺或彈跳程度。目前尚無此類資訊，因為橋樑工程師通常會進行近似計算，並假設卡車只是停在橋樑上（而不是移動）。（這簡化了計算，但可能並不代表現實）。林奇說，新的感測器將安裝在城市公交車或警車或其他定期在橋樑上行駛的車輛上。
下一代用於監控橋樑健康的感測器將是無線的，這將使安裝成本大大降低（將感測器連線到中央計算機所需的數英里電線會大大增加成本）。林奇說，韓國、中國和臺灣已經有一些橋樑測試了無線感測器，它們的表現非常好。
紐約市交通運輸部使用感測器來確定建築物對天氣的反應，包括在結冰條件下使用哪種防凍劑。該部門的橋樑檢查和橋樑管理執行主任博吉達爾·亞涅夫說，這項技術正在迅速發展。他補充說，今天可行的事情，“即使在五年前也是不可能的。”