När de flesta tänker på klimatförändringar, de tänker på stigande havsnivåer och intensivare värmeböljor. Ingenjörer som Hussam Mahmoud från Colorado State University tänker på broar.

Docenten vid institutionen för byggnads- och miljöteknik studerar hur klimatförändringarna kan påverka den åldrande infrastrukturen i USA, som omfattar över 600, 000 broar. Nu, han är medförfattare till en ny studie som kopplar samman de potentiella effekterna av klimatförändringar med den strukturella integriteten hos tusentals broar som korsar USAs motorvägar och städer. Mahmouds analys visar på ett behov av att ompröva landets prioriterade ordning för broreparation, eftersom klimatförändringarna hägrar och finansieringen av infrastrukturen fortfarande är begränsad.

Forskningen publiceras 23 oktober in PLOS ONE , och dess huvudförfattare är Susan Palu, som nyligen tog examen från CSU med en civilingenjörsexamen.

Mahmoud och Palu fokuserade sin analys på cirka 80, 000 "enkelt stödda stålbalkbroar, " en design som är vanlig sedan andra världskriget som består av längsgående balkar som spänner över två pirer. Dessa broar lider ofta av expansionsfogar som sätts igen med skräp och kräver regelbundet underhåll för att rengöra lederna. Expansionsfogar förbinder brospännen och gör att strukturen kan expandera och dra ihop sig som luften värms eller kyls.

När lederna blir igensatta, de hindrar bron från att expandera normalt som svar på högre temperaturer. Forskarna resonerade att högre medeltemperaturer i framtiden, inte redovisade när sådana broar byggdes första gången, kan leda till oförutsägbar värmestress. Värmespänning kan orsaka buckling och sprickbildning, som förvärras av både böjning på grund av vikten av lastbilar och bilar, och axiell belastning från expansionsbegränsningen. Forskarnas studie är den första som kvantifierar effekten av potentiella temperaturförändringar i samband med normal förväntad igensättning av expansionsfogar.

Forskarna övervägde fyra olika säsongsscenarier för temperatur vid tidpunkten för varje bros konstruktion, tillsammans med beräknade medeltemperaturer för åren 2040, 2060, 2080 och 2100. De beräknade temperaturökningarna är de scenarier för uppvärmning av växthusgaser som antogs av den internationella panelen för klimatförändringar under 2014 för "strålningskoncentrationsvägen".

Resultaten tyder på att broar som ligger i den norra delen av USA, inklusive Northern Rockies and Plains, nordvästra och övre mellanvästern, är de mest sårbara för mer uttalade temperaturökningar. Mindre mottagliga regioner var sydöstra och nordöstra.

Ingenjörernas mål var att rangordna broarna i den ordning som behövs för underhåll efter att ha tagit hänsyn till den nya normala klimatförändringen.

"Vi som ingenjörer måste börja se bortom det vi från början har lärt oss om hur man analyserar system och börja tänka på vad klimatförändringar kommer att göra med vår förståelse av komponentnivåbeteende och systemnivåprestanda, "Sa Mahmoud.