Το τοπίο υποδομών της Ζιμπάμπουε, όπως και πολλά έθνη με πλούσια ιστορία και δύσκολα οικονομικά κλίματα, βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε ισχυρές, προσαρμόσιμες και ανθεκτικές λύσεις γεφυρών.Η ατσάλινη γέφυρα Μπέιλι στέκεται ως απόδειξη της πρακτικής μηχανικής.Για μια συγκεκριμένη γέφυρα 50 μέτρων που έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με το αυστηρό πρότυπο BS 5400, η διασφάλιση της μακροζωίας της δεν είναι μόνο θέμα συντήρησης, είναι μια κρίσιμη οικονομική και κοινωνική επιταγή.Μεταξύ των πιο ευρέως χρησιμοποιούμενων τύπων γέφυρας είναι η γέφυρα από χάλυβα, η οποία εκτιμάται για το μοντελοποιημένο σχεδιασμό της και την προσαρμοστικότητά της στο ποικίλο έδαφος της Ζιμπάμπουε (παρακλίνες ποταμών, άνιση αγροτική τοπία).Μια γέφυρα ατσάλινου σιδηροδρόμου 50m διάστασης που συμμορφώνεται με το BS5400 είναι ιδιαίτερα κοινή, δεδομένου ότι εξισορροπεί τη δομική αποτελεσματικότητα με την ανάγκη να διασχίζονται μεσαίου μεγέθους υδάτινοι αγωγοί (π.χ. ο ποταμός Save στο Manicaland ή ο ποταμός Manyame κοντά στο Harare).υπερφόρτωση, και η ανεπαρκής συντήρηση συχνά μειώνουν τη διάρκεια ζωής αυτών των γεφυρών από 50+ χρόνια σε μόλις 20.Η αντικατάσταση μιας γέφυρας από χάλυβα 50 μέτρων κοστίζει πάνω από $200.,000, μια σημαντική επιβάρυνση για τα τοπικά συμβούλια της Ζιμπάμπουε, τα οποία έχουν πρόβλημα με τα μετρητά.
Τι είναι μια Γέφυρα Steel Bailey;
Η γέφυρα Μπέιλι είναι μια φορητή, προκατασκευασμένη γέφυρα, σχεδιασμένη από τους Βρετανούς κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου για ταχεία ανάπτυξη από στρατιωτικούς μηχανικούς χωρίς την ανάγκη βαρέων μηχανημάτων.Η μεγαλοφυΐα του έγκειται στη διαμόρφωση του.Τα μεμονωμένα εξαρτήματα, τα πάνελ, τα κενά, τα σχοινιά και τα καπάκια, κατασκευάζονται με τυποποιημένα μεγέθη, καθιστώντας τα εναλλάξιμα, εύκολα να μεταφέρονται.και εύκολο στη συναρμολόγηση με χειρωνακτική εργασία και ελαφρύ εξοπλισμό.
Το βασικό δομικό στοιχείο είναιΠίνακα, μια συγκολλημένη μονάδα από χάλυβα που σχηματίζει μια δομή υψηλής δομικής αντοχής.Αυτά τα πάνελ είναι κολλημένα μεταξύ τους κατά μήκος για να επιτευχθεί το επιθυμητό εύρος και κάθετα για να αυξηθεί το βάθος της γέφυρας και, ως εκ τούτου, την αντοχή της.Τραβήματα(οριζόντια μέλη) είναι διαχωρισμένα μέσα από τα πάνελ για να παρέχουν πλάτος και υποστήριξη για τηνΣιδηροτροφικέςκαι τοστρώσειςστα οποία κυκλοφορούν τα οχήματα.
Για ένα διάστημα 50 μέτρων στη Ζιμπάμπουε, μια γέφυρα Bailey θα ήταν συνήθως μια πολυώροφη συναρμολόγηση (π.χ. διώροφη ή τριώροφη), που σημαίνει ότι τα πάνελ στοιβάζονται κατακόρυφα για να δημιουργήσουν μια βαθύτερη,πιο άκαμπτο σύστημα σιδηροτροχιάς ικανό να χειρίζεται μεγαλύτερα διαστήματα και βαρύτερα φορτία.
Το πρότυπο BS5400: Ένα σημείο αναφοράς για την ποιότητα και την ασφάλεια
Το BS5400 είναι ένα ολοκληρωμένο βρετανικό πρότυπο με τίτλο "Γέφυρες από χάλυβα, σκυρόδεμα και σύνθετα", το οποίο παρέχει λεπτομερείς προδιαγραφές για το σχεδιασμό, τα υλικά, την κατασκευή, την ανέγερση,και επιθεώρηση γεφυρώνΕνώ η αρχική ιδέα της γέφυρας Μπέιλι προηγείται αυτού του προτύπου,Τα σύγχρονα συστατικά της γέφυρας Bailey που κατασκευάζονται σήμερα έχουν σχεδιαστεί και πιστοποιηθεί να συμμορφώνονται με το BS5400 και άλλους διεθνείς κώδικες όπως οι προδιαγραφές AASHTO.
Τα πλεονεκτήματα και τα χαρακτηριστικά του προτύπου BS5400 είναι σημαντικά:
- Ολοκληρωμένη φιλοσοφία σχεδιασμού:Το BS5400 χρησιμοποιεί μια φιλοσοφία σχεδιασμού οριακής κατάστασης.υπερβολική εκτροπήΤο αποτέλεσμα είναι μια ασφαλέστερη, πιο αξιόπιστη κατασκευή συγκριτικά με τα παλαιότερα σχέδια εργασίας.
- Προδιαγραφές αυστηρών υλικών:Το πρότυπο επιβάλλει τη χρήση συγκεκριμένων βαθμών χάλυβα (π.χ. βαθμός 43 ή βαθμός 50 έως BS 4360) με καθορισμένη αντοχή στην απόδοση, αντοχή στην έλξη και ιδιότητες επιμήκυνσης.Αυτό εξασφαλίζει ότι το ίδιο το υλικό είναι ικανό να αντέξει υπολογισμένες πιέσεις και έχει καλή αντοχή, ιδιαίτερα σημαντική για δυναμικά φορτία και σε περιβάλλοντα με διακυμάνσεις θερμοκρασίας.
- Λεπτομερές σχεδιασμό κόπωσης:Μια από τις πιο κρίσιμες πτυχές για τη μακροζωία της γέφυρας είναι η αντοχή στην κόπωση.Αναθέτοντας μια καμπύλη "δύναμης κόπωσης" σε κάθεΟι σχεδιαστές πρέπει να διασφαλίζουν ότι η σωρευτική ζημία από επαναλαμβανόμενη φόρτιση κυκλοφορίας κατά τη διάρκεια της σχεδιαστικής ζωής της γέφυρας δεν υπερβαίνει αυτά τα όρια.
- Κατασκευή και κατασκευή:Το πρότυπο θέτει αυστηρές ανοχές για την κατασκευή, συμπεριλαμβανομένης της ευθείας, των διαστάσεων και των διαδικασιών συγκόλλησης.είναι απαραίτητα για την πρόληψη της εκδήλωσης ρωγμών λόγω κόπωσης.
- Απαιτήσεις δοκιμής φορτίου:Το πρότυπο BS5400 απαιτεί συχνά δοκιμές δοκιμαστικού φορτίου για μη τυποποιημένες ή πολύπλοκες γέφυρες, παρέχοντας φυσική επαλήθευση των υποθέσεων σχεδιασμού και της ποιότητας κατασκευής.
Για μια γέφυρα στη Ζιμπάμπουε, ο προσδιορισμός των κατασκευαστικών στοιχείων που συμμορφώνονται με το πρότυπο BS5400 σημαίνει επένδυση σε μια δομή που είναι εγγενώς ασφαλέστερη, πιο ανθεκτική,και σχεδιάστηκε με επιστημονική κατανόηση μακροπρόθεσμων παραγόντων απόδοσης όπως η κόπωση.
Κλίμακα και χωρητικότητα των γέφυρων Bailey
Η αρθρωτή φύση του συστήματος Μπέιλι σημαίνει ότι το μήκος και η χωρητικότητά του είναι σχεδόν απεριόριστα επεκτάσιμα.
Η μεγαλύτερη γέφυρα από χάλυβα:Το ρεκόρ για τη μεγαλύτερη γέφυρα του Μπέιλι κρατείται από τοΓέφυρα στην Οκτωποταμία, ΣικελίαΉταν ένα εκπληκτικό 3545 πόδια (πάνω από 1080 μέτρα) μήκος, χτίστηκε σε μόλις 10 ημέρες.παρόλο που τέτοια ακραία μήκη είναι σπάνια για μόνιμες εγκαταστάσεις.
Η μέγιστη χωρητικότητα φορτίου:Η χωρητικότητα φορτίου είναι συνάρτηση της διαμόρφωσης της γέφυρας (αριθμός ορόφων, πλάτος των πάνελ).Τάξη 90Για την πολιτική χρήση, αυτό μεταφράζεται σε ασφαλή χειρισμό βαρέων φορτηγών,κατασκευαστικό εξοπλισμό, και κανονικά φορτία κυκλοφορίας.
Μια γέφυρα Bailey 50m που συμμορφώνεται με το BS5400 στη Ζιμπάμπουε θα σχεδιάζεται συνήθως για ένα συγκεκριμένο πρότυπο φόρτωσης, όπως η φόρτωση HA (Ασυνήθιστος Οδός),διασφάλιση ότι μπορεί να φιλοξενήσει τα βαρύτερα οχήματα που αναμένονται στη διαδρομή του.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής μιας γέφυρας BS5400 Steel Bailey
Η σχεδιασμένη διάρκεια ζωής μιας γέφυρας όπως αυτή είναι συνήθως 50 με 100 χρόνια.Για να επιτευχθεί αυτό στην σκληρή πραγματικότητα του περιβάλλοντος και των οικονομικών περιορισμών της Ζιμπάμπουε απαιτείται προληπτική διαχείρισηΟι παράγοντες που επηρεάζουν τη ζωή του μπορούν να διαχωριστούν σε διάφορες βασικές διαστάσεις.
1Η διάβρωση του υλικού: η διάβρωση ο κύριος αντίπαλος
Αυτή είναι, χωρίς αμφιβολία, η μεγαλύτερη απειλή για τη μακροζωία της γέφυρας στο κλίμα της Ζιμπάμπουε.
Μηχανισμός:Ο χάλυβας, όταν εκτίθεται στο οξυγόνο και το νερό, υποβάλλεται σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που σχηματίζουν σιδηροξείδιο ∙ σκουριά.με τη ξεχωριστή εποχή των βροχοπτώσεων (Νοέμβριος έως Μάρτιο) και την υψηλή υγρασία σε πολλές περιοχέςΤο πρόβλημα επιδεινώνεται από τους κύκλους θερμοκρασίας, οι οποίοι προκαλούν συμπύκνωση στο εσωτερικό των μελών.
Επιπτώσεις:Η διάβρωση μειώνει την περιοχή της εγκάρσιας τομής των κρίσιμων αγωγών φορτίου (αρχίδες, κατακόρυφες, διαγώνιες), αποδυναμώνοντας τη δομή.,Η σκουριά μπορεί να σπάσει τις συνδέσεις.
Στρατηγική βελτίωσης:
Υψηλής ποιότητας προστατευτική επικάλυψη:Η πιο κρίσιμη άμυνα.
Προετοιμασία επιφάνειας:Καθαρισμός με σβήσιμο σε βαθμό Sa 2.5 (Πολύ Πλήρης Καθαρισμός με Σβήσιμο) ή υψηλότερο για την απομάκρυνση όλων των κλίσεων, της σκουριάς και των μολυσματικών ουσιών, δημιουργώντας ένα πρωτότυπο προφίλ επιφάνειας για την προσκόλληση της επικάλυψης.
Πρωτότυπο:Ακόμη και αν το επάνω στρώμα γρατζουνιστεί, το ψευδάργυρο διαβρώνεται πρώτα, προστατεύοντας τον υποκείμενο χάλυβα.
Ενδιάμεσες/τελειωμένες στρώσεις:Οι υψηλής κατασκευής, ανθεκτικές σε χημικές ουσίες επωξίας ή πολυουρεθάνης επικάλυψεις παρέχουν ένα φράγμα ενάντια στην υγρασία, το οξυγόνο και την υπεριώδη ακτινοβολία.
Κανονική επιθεώρηση και επανεπικάλυψη:Το σύστημα επικάλυψης έχει πεπερασμένη διάρκεια ζωής (π.χ. 15-25 χρόνια). Οι τακτικοί έλεγχοι για γρατζουνιές, φουσκάλες και σημεία σκουριάς είναι ζωτικής σημασίας.
2- Διαρθρωτική και μηχανική φθορά: κόπωση και ακεραιότητα των συνδέσεων
Μηχανισμός:Κάθε φορτηγό που διασχίζει τη γέφυρα την υποβάλλει σε έναν κύκλο άγχους.τρύπες από καρφίτσες, ή τρύπες από μπουλόνια, ένα φαινόμενο γνωστό ωςκόπωσηΕνώ το σχέδιο BS5400 μετριάζει αυτό, δεν μπορεί να εξαλείψει εντελώς τον κίνδυνο, ειδικά εάν τα φορτία είναι βαρύτερα από ό,τι αναμενόταν.
Επιπτώσεις:Η ανεξέλεγκτη ρήξη της κόπωσης μπορεί να οδηγήσει σε ξαφνική, καταστροφική αποτυχία.
Στρατηγική βελτίωσης:
Απαραίτητη επιθεώρηση:Εφαρμόζεται ένα επίσημο καθεστώς επιθεώρησης με επίκεντρο τα "καυτά σημεία" που προσδιορίζονται στο σχέδιο BS5400, όπως οι συγκόλλησεις, οι συνδέσεις και οι περιοχές υψηλής έντασης.
Οπτική επιθεώρηση:Η πρώτη και σημαντικότερη γραμμή άμυνας.
Μη καταστροφική δοκιμή (NDT):Περιοδική χρήση της μαγνητικής επιθεώρησης σωματιδίων (MPI) ή της επιθεώρησης διεισδυτικών χρωστικών (DPI) σε κρίσιμες συγκόλλησεις για την ανίχνευση ρωγμών που σπάνε την επιφάνεια.
Διατήρηση σύνδεσης:Ελέγχοντας αν υπάρχουν χαλαρές βίδες, φθορά στις τρύπες των πινών και παραμόρφωση των εξαρτημάτων.
3Περιβαλλοντικά και δυναμικά φορτία: πέρα από τις υποθέσεις σχεδιασμού
Μηχανισμός:Αν και είναι σχεδιασμένο για τα τυποποιημένα φορτία, οι συνθήκες στον πραγματικό κόσμο μπορεί να είναι πιο σκληρές.
Υπερφόρτωση:Η διέλευση των παράνομων βαρέων οχημάτων είναι ένα κοινό πρόβλημα, που επιταχύνει δραματικά τις ζημιές της κόπωσης.
Φορτία πρόσκρουσης:Η σύγκρουση οχημάτων με τους στερεοποιητές της γέφυρας μπορεί να προκαλέσει τοπικές ζημιές και αλληλεπίδραση.
Σκορ:Για τις γέφυρες πάνω από το νερό, τα γεγονότα πλημμύρας μπορούν να διαβρώσουν το έδαφος γύρω από τους πυλώνες και τις προβλήτες, υπονομεύοντας τα θεμέλιά τους και προκαλώντας οικισμό ή κατάρρευση.
Στρατηγική βελτίωσης:
Εφαρμογή φορτίου:Εγκατάσταση πινακίδων περιορισμού βάρους και, αν είναι δυνατόν, φυσικών φραγμών ή συστημάτων ζύγισης σε κίνηση για την πρόληψη υπερφόρτωσης.
Προστασία από την πληγή:Εγκατάσταση θωράκισης βράχων (ριπράπ) ή προφυλακτών από σκυρόδεμα γύρω από πύλες και πύλες για προστασία από τη διάβρωση.
4- έλλειψη συστηματικής συντήρησης και τεκμηρίωσης
Μηχανισμός:Η αμελητέα, αντιδραστική συντήρηση οδηγεί σε μικρά προβλήματα που κλιμακώνονται σε μεγάλες, δαπανηρές επισκευές.
Επιπτώσεις:Μια έλλειψη βρόχου ή μια μικρή περιοχή σκουριάς που δεν έχει υποβληθεί σε επεξεργασία μπορεί να είναι το σημείο εκκίνησης για μια σημαντική βλάβη.
Στρατηγική βελτίωσης:
Εφαρμογή συστήματος διαχείρισης γέφυρας (BMS):Ένα επίσημο, προγραμματισμένο πρόγραμμα επιθεωρήσεων και συντήρησης.
Ημερήσια/Εβδομαδιαία:Γρήγοροι οπτικοί έλεγχοι από έναν τοπικό επιστάτη για προφανή ζητήματα όπως μπλοκάρισμα από συντρίμμια, ζημιές από σύγκρουση, ή χαλαρό κατάστρωμα.
Διετές/ετήσια:Λεπτομερείς οπτικές επιθεωρήσεις από εκπαιδευμένο μηχανικό, καταγράφοντας την κατάσταση της επικάλυψης, των συνδέσεων και του καταστρώματος.
Τετραετές (κάθε 4 έτη) ή Μεγάλο:Εξετάσεις σε βάθος που περιλαμβάνουν NDT, λεπτομερή μέτρηση των εκτροπών και ολοκληρωμένη αξιολόγηση του συστήματος επικάλυψης.
Κρατήστε λεπτομερή αρχεία:Ένα ημερολόγιο κάθε επιθεώρησης, επισκευής και συμβάντος είναι ανεκτίμητο για την παρακολούθηση της υγείας της γέφυρας με την πάροδο του χρόνου και τον προγραμματισμό προϋπολογισμών για μεγάλες παρεμβάσεις όπως η επανέκλιση.
Μια μελέτη περιπτώσεων στη Ζιμπάμπουε: Η κληρονομιά της γέφυρας Τσιρούντου (υποθετικό παράδειγμα)
Ενώ τα συγκεκριμένα δημόσια αρχεία για την παλαιότερη γέφυρα Μπέιλι στη Ζιμπάμπουε είναι σπάνια, πολλά εγκαταστάθηκαν κατά την περίοδο της Ομοσπονδίας και παραμένουν σε υπηρεσία.Ας εξετάσουμε ένα υποθετικό αλλά ρεαλιστικό παράδειγμα βασισμένο σε γνωστές εγκαταστάσεις:Η διέλευση Chirundu Bailee(σύνθετη ονομασία για την εκπροσώπηση).
Αυτή η γέφυρα, ένα 120 πόδια (περίπου 36,5 μέτρα) μονό διάστημα Bailey, κατασκευάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1960 για να παρέχει πρόσβαση σε ένα εποχικό ποτάμι για ένα μεγάλο γεωργικό κτήμα.Δεν κατασκευάστηκε αρχικά με BS5400, καθώς το πρότυπο δημοσιεύθηκε αργότερα, αλλά τα συστατικά του ήταν υψηλής ποιότητας βρετανικής κατασκευής.
Παράγοντες στη μακροζωία του (50+ χρόνια υπηρεσίας):
- Σκληρή αρχική κατασκευή:Η χρήση υψηλής αντοχής χάλυβα και ζεστή ζάχαρη παρείχε μια ανώτερη αρχική άμυνα κατά της διάβρωσης, που ξεπερνούσε κατά πολύ τα συστήματα ζωγραφικής της εποχής.
- Προληπτική ιδιοκτησία:Η διοίκηση του εμπορικού αγροκτήματος θεώρησε τη γέφυρα ως ένα κρίσιμο περιουσιακό στοιχείο.
Μια ετήσια επιθεώρηση μετά την εποχή των βροχών.
Άμεση επεξεργασία τυχόν γρατζουνισμένων γαλβανισμάτων με χρώμα πλούσια σε ψευδάργυρο.
Κρατήστε το κατάστρωμα και την αποχέτευση μακριά από λάσπη και οργανικές ουσίες, που παγιδεύουν την υγρασία.
Η αυστηρή επιβολή ενός ορίου βάρους, απαγόρευση των υπερφορτωμένων φορτηγών.
- Περιβαλλοντικό πλαίσιο:Παρόλο που η γέφυρα ήταν εκτεθειμένη σε έντονο ήλιο και βροχή, δεν βρισκόταν σε μια ιδιαίτερα βιομηχανική ή παράκτια περιοχή, οπότε σώθηκε από σοβαρή χημική διάβρωση ή διάβρωση που προκαλείτο από αλάτι.
Μαθήματα για τη γέφυρα 50 μέτρων BS5400:
Το παράδειγμα του Chirundu αποδεικνύει ότι η εξαιρετική μακροζωία είναι εφικτή.
Επενδύστε στην καλύτερη αρχική προστασία:Να προσδιοριστεί ένα ανώτερο σύστημα επικάλυψης (καθαρισμός με εκρήξεις + εποξικό ψευδάργυρο + πολυουρεθάνιο) ή ακόμηΖαλβανισμός σε θερμό βύθισηΤο υψηλότερο προκαταβολικό κόστος αποπληρώνεται πολλές φορές σε μειωμένη συντήρηση και παρατεταμένη διάρκεια ζωής.
Ενισχύστε έναν Φύλακα:Αναθέστε σαφή ευθύνη για τη συντήρηση της γέφυρας σε ένα συγκεκριμένο κυβερνητικό τμήμα, τοπικό συμβούλιο ή ιδιωτική οντότητα βάσει συμφωνίας επιπέδου υπηρεσίας.
Ξεκινήστε αμέσως το πρόγραμμα συντήρησης:Μην περιμένετε τα πρώτα σημάδια προβλημάτων.
Διεύρυνση της διάρκειας ζωής των 50mBS5400 Γέφυρες από χάλυβαΗ διαμόρφωση των διαρθρωτικών προτύπων (BS5400 υλικά), η αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών κινδύνων (διάβρωση, πλημμύρες), η εφαρμογή των διαρθρωτικών προτύπων,ρύθμιση της χρήσης (υπερφόρτωση), και επενδύοντας στη συντήρηση και την κατάρτιση, η Ζιμπάμπουε μπορεί να διπλασιάσει τη διάρκεια ζωής αυτών των κρίσιμων στοιχείων ενεργητικού από 20 χρόνια σε 40+ χρόνια.Η γέφυρα Mutare-Chimanimani (40+ χρόνια) και η γέφυρα του ποταμού Kunene (13 χρόνια)Για μια χώρα όπου οι γέφυρες αποτελούν τη σωτηρία της οικονομικής ευημερίας, αυτή η επένδυση δεν είναι μόνο σοφή, αλλά απαραίτητη.Η εναλλακτική λύση είναι η συχνή αντικατάσταση των γεφυρών, η οποία απορροφά πόρους που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την υγειονομική περίθαλψη.Με την πολιτική βούληση, την κατανομή του προϋπολογισμού και τη συμμετοχή της κοινότητας, οι ατσάλινες γέφυρες του Ζιμπάμπουε μπορούν να γίνουν ανθεκτικές.αξιόπιστα συστατικά του δικτύου υποδομών της για τις επόμενες δεκαετίες.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
