สะพาน Steel Bailey คืออะไรและมีวิวัฒนาการมาจากประวัติศาสตร์สู่การใช้งานสมัยใหม่อย่างไร

สะพานเหล็กเบลีย์คืออะไรและทำงานอย่างไร

A สะพานเหล็กเบลีย์ คือโครงสร้างโครงถักแบบโมดูลาร์ที่ทำจากแผงสำเร็จรูปที่สามารถเปลี่ยนแทนกันได้ ซึ่งสามารถยึดติดหรือยึดเข้าด้วยกันที่ไซต์งานได้โดยไม่ต้องใช้เครนหนักหรืออุปกรณ์เชื่อมแบบพิเศษ ข้อได้เปรียบหลักของการออกแบบนี้คือสามารถประกอบช่วงการทำงานจากส่วนประกอบเหล็กมาตรฐานได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหรือหลายวัน แทนที่จะเป็นสัปดาห์ที่จำเป็นสำหรับสะพานคงที่แบบทั่วไป ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโครงสร้างนี้จึงยังคงใช้สำหรับการซ่อมฉุกเฉิน การขนส่งทางการทหาร และการสนับสนุนการก่อสร้างชั่วคราวนับตั้งแต่ได้รับการพัฒนามาแต่แรก แผงแต่ละแผงเป็นโครงโครงตาข่ายน้ำหนักเบาที่เชื่อมต่อกับแผงที่อยู่ติดกันผ่านหมุดเดี่ยว ช่วยให้ขยายช่วงโดยรวมได้อย่างง่ายดายโดยการเพิ่มส่วนต่างๆ จากต้นจนจบหรือซ้อนกันเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก

หลักการออกแบบโครงสร้างและการประกอบ

คานหลักของสะพานเหล็ก Bailey สร้างขึ้นจากแผงโครงถักแบบถอดได้ซึ่งจัดเรียงเป็นชั้นเดียวแบนหรือซ้อนกันเป็นสามมิติ ขึ้นอยู่กับว่าช่วงจะต้องรับน้ำหนักเท่าใด พนักงานเชื่อมต่อแผงตามคอร์ดด้านบนและด้านล่างโดยใช้หมุดเหล็ก ซึ่งช่วยให้ประกอบโครงทีละขั้นได้ด้วยมือหรือด้วยอุปกรณ์ยกน้ำหนักเบา จากนั้นจึงปล่อยข้ามช่องว่างโดยใช้ลูกกลิ้งหรือส่วนจมูกชั่วคราว เนื่องจากแผงทุกแผงใช้จุดเชื่อมต่อเดียวกัน ส่วนต่างๆ ที่ใช้ในโปรเจ็กต์หนึ่งจึงสามารถแยกชิ้นส่วนและนำกลับมาใช้ใหม่ในอีกแผงหนึ่งได้ และแผงที่เสียหายสามารถสลับออกแยกกัน แทนที่จะต้องสร้างโครงสร้างทั้งหมดใหม่ ความสามารถในการสับเปลี่ยนกันได้นี้ยังหมายถึงสามารถกำหนดค่าสินค้าคงคลังเดียวกันของส่วนประกอบใหม่ให้มีความยาวช่วงและพิกัดโหลดที่แตกต่างกันได้ เพียงแค่ปรับจำนวนแผงที่ซ้อนกันในความสูงหรือวางเคียงข้างกันตลอดความกว้างของกระดาน

จากต้นกำเนิดในช่วงสงครามสู่การผลิตที่ได้มาตรฐาน

ระบบโครงถักที่เรียกกันทั่วไปว่าสะพานเบลีย์ได้รับการออกแบบโดยวิศวกรชาวอังกฤษ โดนัลด์ เบลีย์ และนำไปใช้โดยกองกำลังพันธมิตรราวปี พ.ศ. 2481 โดยเห็นการใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วยุโรปและตะวันออกไกลในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ก่อนที่จะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในทศวรรษต่อ ๆ มา ประเทศอื่นๆ พัฒนาระบบคู่ขนานในช่วงเวลาเดียวกัน อดีตสหภาพโซเวียตผลิตสะพานโครงสามเหลี่ยมค้ำยันด้านบนที่เรียกว่า PMM ในขณะที่ญี่ปุ่นใช้ระบบโครงถักสามมิติที่คล้ายกันเรียกว่า Type 99 ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการซ่อมแซมสะพานรถไฟและยังคงพบเห็นได้เป็นบางครั้งในการใช้งานเป็นอุปกรณ์ก่อสร้างในปัจจุบัน ในประเทศจีน รุ่นมาตรฐานในประเทศได้เข้าสู่การผลิตในช่วงทศวรรษ 1960 ภายใต้ชื่อสะพานเหล็กทางหลวง "321" ซึ่งผลิตในโรงงานที่กำหนด 3 แห่ง โดยมีผลผลิตต่อปีรวมกันอยู่ในช่วง 1,500 ถึง 2,000 ตัน , สะสมตามจุดต่างๆ ทั่วประเทศ เพื่อการใช้งานที่รวดเร็ว ระบบ "321" ที่ใช้หน่วยเมตริกมีแนวคิดโครงตาข่ายโครงตาข่ายที่คล้ายกันกับการออกแบบของหน่วยจักรวรรดิ Bailey แม้ว่าทั้งสองจะใช้ขนาดที่แตกต่างกันและส่วนประกอบต่างๆ ไม่สามารถเปลี่ยนกันได้ ความแตกต่างที่เบลอในคำศัพท์ประจำวันของไซต์งาน ซึ่งคนงานมักจะอ้างถึงระบบใดระบบหนึ่งอย่างไม่เป็นทางการด้วยชื่อเดียวกัน

ประสิทธิภาพภาคสนามในระหว่างการปรับใช้ฉุกเฉิน

คุณค่าเชิงปฏิบัติของแนวทางแบบแยกส่วนนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในระหว่างความพยายามในการตอบสนองต่อภัยพิบัติ เช่น การฟื้นฟูแผ่นดินไหวที่ถังซาน ซึ่งการเปลี่ยนสะพานอย่างรวดเร็วถือเป็นสิ่งสำคัญในการฟื้นฟูการเข้าถึงการคมนาคม อีกตัวอย่างหนึ่งมาจากปี 1992 เมื่อกองทหารวิศวกรรมได้ส่งชิ้นส่วนสะพานเหล็กที่ผลิตในประเทศไปตามทางหลวงหมายเลข 6 ในระหว่างปฏิบัติการรักษาสันติภาพในกัมพูชา โดยซ่อมแซมด้วยความเร็วประมาณ 1 สะพานทุกๆ สองวัน และทำการข้ามสะพานทางหลวง 6 สะพานข้ามถนนระยะทาง 217 กิโลเมตรให้เสร็จภายในสิบห้าวัน ผลลัพธ์ที่ได้รับการยอมรับจากหน่วยงานรักษาสันติภาพที่ประสานงานในขณะนั้น

องค์ประกอบของวัสดุและกระบวนการผลิต

แผงและอุปกรณ์เชื่อมต่อผลิตจากเหล็กโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง โดยทั่วไปจะเชื่อมติดกันเต็มที่ที่ข้อต่อเพื่อรักษาการถ่ายเทน้ำหนักที่สม่ำเสมอผ่านโครงถักและส่วนประกอบแนวทแยง การควบคุมน้ำหนักแผงแต่ละแผงให้สามารถจัดการได้ถือเป็นส่วนที่ตั้งใจของการออกแบบ เนื่องจากช่วยให้สามารถบรรทุกและวางส่วนประกอบต่างๆ โดยทีมงานขนาดเล็กโดยใช้แรงงานคนหรืออุปกรณ์เบา แทนที่จะต้องใช้เครนหนัก ซึ่งมีความสำคัญอย่างมากในพื้นที่ห่างไกลหรือได้รับผลกระทบจากภัยพิบัติ ซึ่งเครื่องจักรขนาดใหญ่อาจไม่สามารถเข้าถึงไซต์งานได้ โดยทั่วไปแล้ว หมุด สลักเกลียว และแผ่นเชื่อมต่อจะถูกตัดเฉือนเพื่อให้ปิดพิกัดความเผื่อ เพื่อให้แผงที่ผลิตในชุดการผลิตที่แตกต่างกันยังคงสามารถประกอบเข้าด้วยกันได้อย่างน่าเชื่อถือ ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่สนับสนุนอายุการใช้งานที่ยาวนานและการนำระบบเหล่านี้กลับมาใช้ซ้ำซ้ำๆ

ประเภท HD200 และความก้าวหน้าไปสู่ช่วงที่ใหญ่ขึ้น

การพัฒนาล่าสุดของส่วนประกอบประเภท Bailey ได้มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความต้านทานการโค้งงอและแรงเฉือน เพื่อให้แนวคิดแบบโมดูลาร์เดียวกันสามารถรองรับช่วงที่ยาวขึ้นและโหลดที่หนักกว่ารุ่นก่อน ๆ ประเภท HD200 สะท้อนให้เห็นถึงความก้าวหน้านี้ โดยนำเสนอประสิทธิภาพโครงสร้างที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งขยายขอบเขตการใช้งานจริง นอกเหนือจากการข้ามถนนฉุกเฉินธรรมดาๆ นอกเหนือจากวิศวกรรมสะพานแล้ว ระบบโครงถักประเภทนี้ยังพบการใช้งานในการก่อสร้างอาคาร โดยที่แผงถูกรวมเข้ากับแพลตฟอร์มเฟรมยกระดับที่รองรับแบบหล่อและทำหน้าที่เป็นดาดฟ้าทำงาน โดยค่อยๆ ยกขึ้นผ่านกลไกแม่แรงไฮดรอลิกเมื่อโครงสร้างสูงขึ้น ในการก่อสร้างแบบหล่อแบบแทนที่ ส่วนประกอบเดียวกันนี้สามารถกำหนดค่าใหม่ให้เป็นระบบรองรับแบริ่งส่วนบน จับคู่กับคานเสริมและที่รองรับแบริ่ง เพื่อบรรทุกโหลดแบบหล่อในระหว่างการเทคอนกรีต

โครงรองรับแนวนอนเพื่อความมั่นคงช่วงกว้าง

โครงรองรับแนวนอนที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งประเภท HD200 ทำงานโดยการแปลงโหลดในแนวตั้งจากโครงสร้างส่วนบนเป็นแรงยึดในแนวนอน ซึ่งจากนั้นจะถูกถ่ายโอนไปยังเสารองรับหรือองค์ประกอบของฐานราก ซึ่งช่วยลดการเคลื่อนตัวและการสั่นสะเทือนด้านข้างภายในช่วงขณะทำงานควบคู่ไปกับส่วนรองรับแนวตั้งและแท่งปรับความตึงในแนวทแยงเพื่อสร้างระบบโครงถักที่มั่นคงพร้อมความต้านทานต่อการพลิกคว่ำที่ดีขึ้นและความแข็งโดยรวมมากขึ้น การค้ำยันแนวนอนประเภทนี้มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษกับการควบคุมการเสียรูปในช่วงตั้งแต่ 9.14 ถึง 76.2 เมตร ภายใต้สภาวะการบรรทุกหนัก ภายในหมวดหมู่นี้ ประเภท 730 เหมาะกับสะพานทางหลวงช่วงกว้างและการข้ามกู้ภัยฉุกเฉิน ในขณะที่รุ่น 480 เหมาะสำหรับสะพานชั่วคราวช่วงธรรมดา โดยทั้งสองรูปแบบมีจุดมุ่งหมายเพื่อเสริมความมั่นคงด้านข้างของส่วนโครงถักที่สนับสนุน

การใช้งานทั่วไปในประเภทโครงการต่างๆ

สะพาน Steel Bailey ยังคงปรากฏในโครงการประเภทต่างๆ ที่มีความต้องการความเร็ว ความสามารถในการปรับตัว หรือการรองรับโครงสร้างชั่วคราวเหมือนกัน เครือข่ายถนนในชนบทและบนภูเขามักพึ่งพาเครือข่ายเหล่านี้เพื่อฟื้นฟูการเข้าถึงของยานพาหนะหลังน้ำท่วมหรือดินถล่มที่สร้างความเสียหายให้กับทางแยกที่มีอยู่ ในขณะที่หน่วยทหารและวิศวกรรมโยธาเก็บส่วนประกอบที่สะสมไว้ให้พร้อมสำหรับการใช้งานอย่างรวดเร็วในระหว่างการตอบสนองต่อภัยพิบัติ สถานที่ก่อสร้างยังใช้แผงโครงแบบเดียวกับแท่นทำงานชั่วคราว สะพานเข้าถึงสำหรับอุปกรณ์หนัก หรืองานเท็จระหว่างการก่อสร้างโครงสร้างถาวรขนาดใหญ่ขึ้น

ประเด็นที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกส่วนประกอบของสะพาน

การเลือกการกำหนดค่าที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับประเภทแผงที่ตรงกัน ความยาวช่วง และการรองรับปริมาณการรับส่งข้อมูลที่คาดหวังและสภาพของไซต์ โครงการที่เกี่ยวข้องกับช่องว่างกว้างหรือบรรทุกของหนักมักต้องใช้รุ่นเสริม เช่น รุ่น HD200 ที่จับคู่กับโครงรองรับแนวนอน ในขณะที่ทางข้ามชั่วคราวที่สั้นกว่าและมีน้ำหนักน้อยกว่า มักจะได้รับการจัดการด้วยการกำหนดค่าแผงมาตรฐานและการค้ำยันที่ง่ายกว่า เนื่องจากมาตรฐานมิติแตกต่างกันระหว่างระบบตามจักรวรรดิและระบบตามเมตริก การยืนยันความเข้ากันได้ระหว่างสินค้าคงคลังส่วนประกอบที่มีอยู่และแผงเพิ่มเติมใดๆ ที่จัดหามายังคงเป็นขั้นตอนสำคัญก่อนที่การประกอบจะเริ่มขึ้น เนื่องจากระบบที่ไม่ตรงกันไม่สามารถนำมารวมกันได้ แม้ว่าอาจดูมีโครงสร้างคล้ายคลึงกันในทันทีก็ตาม