內華達大學研發出提高橋梁抗震能力的智能材料

　　橋梁是主要的交通基礎設施。全美公路橋梁多達57.5萬座，在每年的聯邦預算中，用于橋梁維修的費用超過50億美元。過去幾十年以來，全球愈發頻繁的地震活動已經引起包括美國、日本、中國、智利、土耳其等國家的橋梁損毀。因此，亟須找到能使地震對橋梁的影響最小化的解決方案，既能改進現有橋梁，又能改善未來橋梁的技術參數和施工材料。

　　大多數橋梁是由鋼筋混凝土制造。盡管這種方法方便、經濟，但橋梁卻不能承受7.0級及以上震級的地震。傳統的鋼筋混凝土柱在強震中分散地震能量后，會產生永久變形和損壞，使柱子不能再用。在地震荷載下，工程人員允許損壞柱鉸來消散能量、避免整個橋梁垮塌。雖然這種方法被廣泛采用，然而鉸鏈的損毀會阻礙災后恢復，也會對社會經濟造成影響。 在美國國家自然科學基金會的資助下，內華達大學雷諾分校的土木工程師們已經確定了幾種智能材料，來替代橋梁中的鋼筋混凝土。 與其他大多數形狀記憶合金僅對溫度敏感(即需要熱源來恢復初始形狀)所不同的是，鎳鈦合金還具有超彈性，其量值達到普通金屬(如鋼鐵)的10~30 倍。

　　研究人員分析了三組橋梁柱：傳統的鋼筋混凝土、鎳鈦合金與混凝土、鎳鈦合金與水泥基工程復合材料。首先，在加州大學伯克利分校開發的地震模擬程序中進行建模、測試。然后，在本校的地震工程模擬網絡振動臺開展組裝、測試。

　　結果顯示，由鎳鈦合金與水泥基工程復合材料組成的橋梁柱各方面性能優越，強震條件下橋梁承受的毀壞程度得以限制。盡管與常規橋梁相比，用鎳鈦合金與水泥基工程復合材料造橋的初期成本要高出3%，但壽命周期成本卻在下降——不僅維修需求減少，而且在發生中等及以上強度地震后還能繼續使用。