Ngày nay, việc bắc cầu nhanh chóng đang định hình lại việc ứng phó với thảm họa như thế nào?

Cầu nhịp nhanh định hình lại khả năng ứng phó với thảm họa chủ yếu bằng cách rút ngắn thời gian giữa lúc có sự cố giao cắt và tuyến đường được khôi phục từ vài tuần xuống còn vài ngày. Các tấm giàn thép đúc sẵn, bao gồm cả các thiết kế có nguồn gốc từ Cầu Bailey thép được phát triển trong Chiến tranh thế giới thứ hai, được kết nối thông qua các chốt hoặc bu lông thay vì hàn tại chỗ, cho phép các đội kỹ thuật dựng lên một kết cấu chịu lực mà không cần thiết bị chế tạo nặng hoặc nền đổ. Trong quá trình triển khai lực lượng gìn giữ hòa bình dọc theo đoạn đường dài 217 km, các đội kỹ thuật đã hoàn thành sáu cây cầu đường cao tốc trong vòng 15 ngày, trung bình cứ hai ngày lại có một cây cầu vượt qua , minh họa cách cầu mô-đun có thể duy trì hoạt động của các hành lang giao thông trong khi việc sửa chữa vĩnh viễn vẫn đang được lên kế hoạch.

Những hệ thống cầu này được xây dựng từ đâu

Cầu khẩn cấp mô-đun dựa trên các thành phần thép cường độ cao được hàn hoàn toàn trong quá trình sản xuất nhưng được lắp ráp mà không cần hàn tại địa điểm triển khai. Bộ phận chịu tải chính thường là một giàn nhẹ có thể tháo rời, được sản xuất dưới dạng khối ba chiều hoặc tấm phẳng và được nối với các phần liền kề thông qua các chốt đơn hoặc các tấm bắt vít. Phương pháp kết nối này loại bỏ sự cần thiết của đội hàn tại chỗ và cho phép lắp ráp đường giao nhau chủ yếu bằng tay hoặc bằng thiết bị nâng nhẹ, điều này rất quan trọng khi bản thân đường vào có thể bị hư hỏng.

Bởi vì các tấm giàn được tiêu chuẩn hóa nên các bộ phận lấy từ một cây cầu thường có thể được tái sử dụng theo cấu hình khác và các phần bị hư hỏng có thể được thay thế riêng lẻ thay vì yêu cầu xây dựng lại toàn bộ. Độ dài nhịp và mức tải trọng được điều chỉnh bằng cách thêm hoặc bớt các tấm giàn và bằng cách xếp chồng nhiều lớp nơi các phương tiện nặng hơn cần đi qua, điều này mang lại cho kho thành phần duy nhất sự linh hoạt để hỗ trợ đường đi bộ cũng như các phương tiện vận tải chở đầy hàng.

Lịch sử thiết kế bắt nguồn từ kỹ thuật thời chiến

Khái niệm đằng sau thiết bị cầu nối mô-đun ngày nay bắt nguồn từ năm 1938, khi một cây cầu giàn thép do kỹ sư người Anh Donald Bailey thiết kế được lực lượng Đồng minh áp dụng trước Thế chiến thứ hai. Thiết kế đó, sau này được gọi là Cầu Bailey Thép, đã được sử dụng rộng rãi trên khắp Châu Âu và Viễn Đông trong cuộc xung đột và tiếp tục được cải tiến sau đó. Các quốc gia khác đã phát triển các hệ thống song song trong cùng thời kỳ: một cây cầu giàn hình tam giác được hỗ trợ phía trên được sản xuất ở Liên Xô sử dụng các bộ phận lắp ráp ba chiều, trong khi một cây cầu quân sự tương đương của Nhật Bản được giới thiệu vào năm 1939 dựa trên bố cục giàn hình tam giác tương tự, chủ yếu để sửa chữa các điểm giao nhau với đường sắt. Phiên bản của các hệ thống cũ này ngày nay vẫn được sử dụng thường xuyên trong các đội bảo trì đường sắt và một số đơn vị xây dựng đường cao tốc, chủ yếu là thiết bị xây dựng chung hơn là cơ sở hạ tầng khẩn cấp.

Tiêu chuẩn hóa trong nước và triển khai thực địa

Việc sản xuất tiêu chuẩn các cầu thép đường cao tốc đúc sẵn ở Trung Quốc bắt đầu vào những năm 1960 dưới tên gọi liên quan đến kích thước giàn theo hệ mét. Việc sản xuất được giao cho ba nhà máy được chỉ định, sản xuất khoảng 1.500 đến 2.000 tấn linh kiện mỗi năm để dự trữ trên toàn quốc. Thiết bị này đóng một vai trò quan trọng trong công tác cứu trợ thiên tai, bao gồm các nỗ lực phục hồi sau trận động đất Đường Sơn, cũng như trong các hoạt động phòng thủ biên giới. Mặc dù thiết kế có những điểm tương đồng về cấu trúc với ý tưởng Cầu Bailey thép - cả hai đều sử dụng dầm chính kiểu lưới được kết nối thông qua các khớp nối được ghim - hai hệ thống được xây dựng theo các hệ đơn vị khác nhau, hệ đo lường Anh so với hệ mét và các thành phần của chúng không thể thay thế cho nhau giữa hai dòng. Sự khác biệt này đôi khi bị mờ nhạt ở các công trường xây dựng, nơi công nhân thỉnh thoảng gọi các phần giàn được sản xuất trong nước là giàn Bailey, mặc dù hai dòng thiết bị này không phải là cùng một dòng sản phẩm.

Việc sử dụng tại hiện trường trong quá trình triển khai quốc tế đã chứng minh rằng hàng tồn kho linh kiện dự trữ có thể được biến thành cơ sở hạ tầng hoạt động nhanh chóng như thế nào. Trong một nhiệm vụ gìn giữ hòa bình năm 1992 ở Campuchia, các đơn vị kỹ thuật đã sử dụng các bộ phận của cầu giàn được sản xuất trong nước để sửa chữa các điểm giao cắt dọc theo Quốc lộ 6, khôi phục sáu cây cầu đường cao tốc riêng biệt trong thời hạn mười lăm ngày và được ban chỉ huy phối hợp gìn giữ hòa bình công nhận về tiến độ của công việc.

Công nghệ đã tiếp tục phát triển như thế nào

Các thế hệ thành phần cầu giàn sau này đã được phát triển để xử lý lực uốn và lực cắt lớn hơn, hỗ trợ các nhịp dài hơn và tải trọng xe nặng hơn so với các thiết kế trước đó. Một thế hệ như vậy, thường được gọi bằng phân loại tải trọng của nó, đã mở rộng ra ngoài phạm vi đường sông và đường bộ sang các ứng dụng xây dựng. Được lắp ráp thành một khung nâng cao, các tấm giàn tương tự có thể đóng vai trò như một bệ làm việc leo núi, nâng lên từng phần với sự trợ giúp của thiết bị kích thủy lực khi kết cấu được nâng lên. Trong cấu hình ổ đỡ phía trên đã được sửa đổi, được bổ sung thêm dầm và giá đỡ, cùng nhóm thành phần này cũng được sử dụng để xây dựng hệ thống ván khuôn tạm thời để đổ bê tông, mở rộng khái niệm cầu nối ban đầu vào công trình xây dựng dân dụng nói chung.

Các ứng dụng phổ biến ngoài lối đi khẩn cấp

Ngoài khả năng ứng phó với thảm họa, các thành phần cầu giàn mô-đun còn xuất hiện với nhiều vai trò cơ sở hạ tầng tạm thời. Các khu vực nông thôn với mức đầu tư hạn chế vào các điểm giao cắt cố định đôi khi phải dựa vào các hệ thống này như các giải pháp tạm thời lâu dài khi lũ lụt theo mùa liên tục làm hư hại các công trình hiện có. Các công trường xây dựng sử dụng các giàn tương tự như cầu dẫn tạm thời qua khu vực đào hoặc đường thủy trong dự án, loại bỏ chúng sau khi kết cấu cố định hoàn thành. Các đơn vị hậu cần quân sự tiếp tục sử dụng các bộ cầu nối hạng nhẹ để duy trì các tuyến đường tiếp tế qua sông hoặc các khoảng trống ở địa hình tranh chấp hoặc vùng sâu vùng xa, nơi mà một công trình cố định sẽ mất nhiều thời gian hơn để xây dựng. Các ứng dụng ván khuôn và nền tảng nâng cao, được mô tả ở trên, mở rộng các bộ thành phần tương tự vào xây dựng công trình thay vì cơ sở hạ tầng giao thông.

So sánh các thế hệ cầu giàn mô-đun

Bảng dưới đây nêu ra những khác biệt lớn giữa thiết kế giàn tam giác thế hệ đầu, cầu giàn đường cao tốc hệ mét được tiêu chuẩn hóa cho sản xuất trong nước và thế hệ cầu giàn công suất cao hơn mới được phát triển cho các nhịp lớn hơn.

Điều gì quyết định hệ thống phù hợp cho một trang web

Việc lựa chọn cấu hình cầu mô-đun cho một lối qua nhất định phụ thuộc vào sự kết hợp của nhiều yếu tố không chỉ đơn giản là phù hợp với chiều rộng khoảng trống. Độ dài nhịp cho biết cần phải nối bao nhiêu tấm giàn với nhau và liệu có cần thêm các trụ đỡ bổ sung giữa chừng hay không. Trọng lượng dự kiến ​​của xe xác định liệu một lớp giàn có đủ hay không hoặc liệu các tấm có cần được xếp chồng lên nhau hoặc gia cố để nâng mức tải trọng hay không. Điều kiện mặt đất ở một trong hai bờ ảnh hưởng đến loại mố hoặc nền móng tạm thời nào cần thiết để phân phối tải trọng một cách an toàn, đặc biệt là trên địa hình cát hoặc ngập nước thường xảy ra sau lũ lụt. Khả năng tiếp cận thiết bị vận chuyển và nâng hạ cũng đóng một vai trò quan trọng, vì các phần giàn nặng hơn có thể cần cần cẩu trong khi các bộ mô-đun nhẹ hơn đôi khi có thể được vận chuyển và lắp ráp bằng tay, đây thường là yếu tố quyết định khi địa điểm chỉ có thể đến được bằng đường bị hư hỏng hoặc lối đi hẹp.