这是一项史无前例的研究 水资源获取、技术、环境和资源研究所 博彩网址大全的研究人员对密苏里州的桥梁安全提出了新的认识.
当人们想到密苏里州时，他们首先想到的通常不是众多的河流 整个州都在流动. 这里有两条美国最长的河流 在整个密苏里州，水是密苏里身份的重要组成部分——就像河流一样 成千上万的桥梁建在这些水体上.
密苏里州有2.5万多座桥梁，其中大部分横跨一条铁路 从小溪到大河的各种水道. 许多密苏里人穿过这些河流 桥每天都不加思索，但时间会破坏它的稳定性 这些结构——就像桥梁冲刷一样，侵蚀着桥梁周围的土壤 在水体中的地基.
桥梁冲刷是全国桥梁破坏的主要原因. 这个令人震惊的统计数据
促使密苏里州交通部(MoDOT)与一家机构合作
这将对已开发的“冲刷临界”桥梁列表进行桥梁冲刷分析
在20世纪90年代. 水、获取、技术、环境和资源研究所
博彩网址大全被选为该机构.
2020年4月，水研究所被授予“密苏里桥梁冲刷分析”奖。
MoDOT项目. 他们组建了一个由 阿曼达·考克斯博士.D., PE他是土木工程副教授，也是水利研究所所长
罗纳尔多·卢纳博士.D., PE他是土木工程教授. 目的是检查几个桥梁冲刷
密苏里州的桥梁和报告他们的长期稳定性通过评估如何更新的水力
建模方法和改进的数据分辨率影响预测冲刷深度. 的
小组完成了工作，并于2023年7月发表了最终报告.
考克斯说:“这是一项以前从未做过的研究. “这是第一项研究 我们已经发现用这种方式来看待桥梁冲刷，所以这确实是第一次 这项研究将影响交通部如何看待脆弱桥梁的决定.”
冲刷我们州的河流
桥梁冲刷由局部冲刷、收缩冲刷和长期冲刷三种类型组成. 考克斯 卢娜的团队特别仔细研究了局部冲刷，也就是移除 桥台和桥墩上的材料，以及收缩冲刷， 哪一种方法能将河床和河岸上的物质移走.
研究小组研究了在重大天气事件期间预计会发生多少冲刷 特别是100年和500年一遇的洪水，以及这对桥梁的影响 未来的稳定. 他们考察了全州的五个地点，其中包括两个较大的地点 加斯科纳德河和密苏里河的遗址. 该团队根据桥梁的多样性选择了桥梁 在水的大小，流动模式，沉积物水平，和其他因素的监测 通过对比一维(1D)和二维(2D)水力模型. 液压 建模说明并计算水深、水量和水流的变化.
此外，他们还在每个独特的桥梁现场进行了实地考察，以支持 冲刷风险评估. 博彩网址大全教师、研究生和本科生参与了此次活动 在GPS制图，土壤样本的收集和分析，以及河流测深测量中， 或者对水下航道表面的调查.
以前，密苏里州的桥梁冲刷分析只能使用1D计算机 从独特的漩涡、角度和水的斜坡来估计强度的模型 靠在桥基上的运动. 然而，1D建模只捕获流 下游.
“[模型技术]随着时间的推移已经从更简单的，我们称之为一维 那种只看下游河流流向的模型，要复杂得多 数值模型(如二维模型)，”她说. “它着眼于两个区域的流动 下游和横向方向，所以我们可以看到漩涡流和其他更复杂的 在现实环境中实际存在的流动模式，”她说.
考克斯解释说，多年来，1D水力模型是估算的最佳方法 桥梁冲刷，但研究小组的研究确定，必须使用更多 先进的2D建模，以便为项目收集最好的结果.
在他们的分析过程中，2D建模创造了一幅更清晰的复杂画面 指水流，如有多个弯道的河流或河流中的障碍物 像原木和河流碎片这样的水道. 在他们的报告中，博彩网址大全团队建议 MoDOT使用2D模型进行未来的预测冲刷评估，以最好地预测 我们州的桥梁冲刷.
“有了2D建模，他们现在有了自动确定需求的工具 输入参数是基于数值模拟的结果，”考克斯解释道. “这 给出更少的主观性和更精确.”
在野外
你的教室不是每天都从桌子变成船的. 但是彼得·基克汉姆， 他是水研究所的研究助理，还有他的同学们 启航为桥梁冲刷工程立下大功.
“在水资源研究所担任研究助理不到一年的时间里，我已经能够 去六个不同的小溪或河流收集数据，观察和学习 同时也有一个伟大的，身临其境的自然体验，并运用我所拥有的 在实地学习，”Kickham说.
Kickham是博彩网址大全土木工程硕士项目的应届毕业生， 他选择研究水资源是因为他早期对天气和 所有人都需要水.
“我认为水不仅是地球上所有人之间的共同因素，也是所有生物之间的共同因素 Kickham说. “当我们在其他星球上寻找生命时，我们不会去寻找 不管是植物还是动物，我们都在寻找水. 那是因为它是我们最重要的资源 每个人都值得拥有.”
他对水的热情促使他成为了研究助理 并最终让他成为了桥梁冲刷项目的负责人 和考克斯和卢娜一起. Kickham不仅参与了冲刷建模，他还 创建水模式的图形，并访问现场收集数据和部署 用于检查桥梁冲刷的设备.
像Kickham这样的博彩网址大全学生的能力给考克斯留下了深刻的印象，她很感激 感谢他们对MoDOT项目的贡献.
“他们帮助进行数据收集、处理、数值建模和冲刷计算，” 她说. “他们能做的主要事情之一就是帮助创造所有的视觉效果， 图表. 我们有一些优秀的本科生，他们学得很好 迅速做出重大贡献.”
其中一名本科生是沃伦·雷德福(Warren Radford)，他从博彩网址大全毕业后获得了 土木工程学士学位，现为水利工程师 美国陆军工程兵团.
“我真的很喜欢收集我们自己的数据，因为我可以确切地看到这一切 数据收集直接影响了我们的工作，”Radford说. “我很享受我的经历 因为所有土木工程系的教授都是有执照的 专业的工程师，听他们讲自己的经历很有趣 在野外.”
WATER学院认为，这样的经历对塑造学生至关重要 成为全面发展的研究人员和专业工程师. 考克斯分享道， Kickham和另一名本科生Harrison Wooters学会了使用行业标准 软件程序，Kickham和Wooters撰写了MoDOT最终报告的部分内容. 这种独特的经历使博彩网址大全学生与其他寻找类似经历的学生区别开来 工程方面的工作.
“我们的学生能够接受正在使用的软件程序的培训 这在学术环境中并不常用，”考克斯说. ”介绍 让他们了解概念，让他们了解专业知识，为他们成功跳跃做好准备 当他们最终得到一个工程职位的时候.”
搭建更好的桥梁
对于密苏里州的桥梁来说，桥梁冲刷并不是一个新问题. 然而，最近的天气事件 使得评估桥梁的结构完整性变得更加重要，以确保 道路上人人安全. 水研究所对交通部的建议如下 一项积极的计划，将重新评估其他高风险桥梁的可能冲刷 国家. 交通部正在评估这些建议，以建造最新的桥梁 并计划未来全州桥梁冲刷的影响.
从该团队对两种建模方法的广泛比较来看，2D建模将有所帮助 在分析我们州桥梁未来的冲刷风险时. 其显示细节的能力 模型的地形，流速，冲刷深度，和其他必要的因素在评估 桥梁冲刷将有助于改善桥梁安全和密苏里桥梁设计.
“由于重要性，你希望你的预测尽可能准确 以及它对桥梁安全和我们自身安全的潜在影响，”考克斯说. “我们真正想要的是最好的估计，这样我们就可以做出明智的决定 哪些桥梁需要特别注意. 如果我们能识别出脆弱的桥梁， 然后我们可以走出去，把它们变得更强."