2026年10月20日，来自田纳西大学诺克斯维尔分校的研究团队通过构建专用落锤试验塔，旨在提升桥梁结构在车辆碰撞下的安全性与耐久性。该研究由土木与环境工程系（CEE）教授约翰·马（John Ma）及其博士生萨扎杜尔·赛卡特（Sazzadul S. Saykat）主导。
目前，美国及田纳西州境内的大多数桥梁仍依据旧标准设计。当现代高车身车辆撞击桥梁下部结构时，高能冲击往往导致混凝土保护层剥离，使内部结构钢暴露于腐蚀风险中，进而改变应力分布。尽管道路工程师通常能确认桥梁在碰撞后仍可通行，但频繁的事故修复带来了巨大的经济与时间成本。
“田纳西州拥有约 20,000 座桥梁，”赛卡特指出，“我们评估了孟菲斯附近一座曾遭受 13 次撞击并多次修复的桥梁。每次事故都意味着交通封闭和重建工作，这不仅耗费巨额资金，也占用了田纳西州交通部（TDOT）大量的人力与时间。”
基于此背景，田纳西州交通运输局（TDOT）与联邦公路管理局委托马和赛卡特团队寻找一种兼具成本效益与劳动效率的解决方案。
高精度模拟与实体测试结合
团队设计了两种新型梁结构，理论上具备更优的抗冲击性能。然而，仅凭模拟计算不足以修改土木工程规范，必须通过物理实验验证。为了产生符合实际场景的高能量载荷，研究人员从最高 12 英尺（约 3.7 米）的高度释放重达 1,500 磅（约 680 公斤）的重物。
为确保实验安全，团队与土木与环境工程系及全校层面的安全委员会密切合作，建造了一座大型钢结构落锤试验塔。该装置允许研究人员将重物精准坠落在材料样品上。“我们需要确保货物每次都能准确落在预定位置，”中东欧地区部门负责人克里斯·考克斯（Chris Cox）表示，“我们与赛卡特、马教授以及机械工厂工作人员进行了长达一年多的设计审查与修订。”
多重安全保障机制
针对潜在的安全隐患，如电磁铁失效导致的坠落失控，团队实施了严格的多重防护策略。赛卡特解释道：“如果仅靠磁力支撑重量，哪怕一毫秒的电力中断都可能致命。因此，我们在系统中加入了链条锁定机制，并在不使用时通过铁杆从下方支撑重物。”
除上述措施外，塔楼的撞击区域被厚重的金属格栅包围。每次进行落锤准备需耗时约半小时，用于精确定位和安全检查。包括封闭格栅、释放机制及起重机操作在内的所有安全措施均经过严格审批，直至团队确信即便发生电源故障也能保证绝对安全。
优化梁结构设计以降低成本
在马和赛卡特接受 TDOT 的挑战后，他们首先分析了警方和交通部提供的车辆撞击报告，对田纳西州的 40 座桥梁进行了详细评估，并建立了高精度的模拟模型。随后，团队与当地企业 Ross Prestressed Concrete Inc. 合作，制造了三根测试梁：一根遵循现行 TDOT 标准，另外两根则采用新设计理念，旨在更好地吸收高能冲击。
马教授计划利用落锤试验收集的数据，校准真实田纳西大桥的三维基础模型。两人希望测试结果能够说服 TDOT 转向更具抗冲击性的桥梁设计规范，从而降低材料与劳动力成本。
赛卡特预计，这种新型梁设计将在全国范围内得到推广。“如果研究按计划推进，且 TDOT 选择性能最优的设计方案，我们预期在相同车辆冲击条件下，损害程度将显著减小，”他说，“这意味着维修成本大幅降低，TDOT 可将资源投入到其他重要事务中。若此举有利于田纳西州，其他各州也将看到其价值并从中受益。”
