إن صنع وتركيب العوارض الفولاذية الطويلة الأمد في المناطق الحضرية أمر معقد وصعب. وقد يؤدي أي إهمال أو تشغيل غير سليم أثناء البناء إلى عواقب وخيمة. ولذلك، من الضروري، عند بناء عوارضات صندوقية من الصلب طويلة الأمد، إيجاد وعي قوي بالسلامة والجودة. ويجب أن يمتثل موظفو التشييد امتثالا صارما لمواصفات الإدارة وأن يرجعوا إلى الشروط المحددة للمشروع من أجل مراقبة كل عملية تشييد مراقبة صارمة، وضمان جودة المشروع وكفاءته. تقدم هذه المقالة تحليلا متعمقا للصعوبات الإنشائية الأساسية في تصنيع العارضات الصنعية الفولاذية لجسور الطرق السريعة طويلة المدى، وتقدم مراجع للتحسين التقني اللاحق والممارسة الهندسية.

1 لمحة عامة عن فتيات الصندوق الفولاذي الطويل المدى

1-1 المفهوم

العوارض الفولاذية، المعروفة أيضًا باسم العوارض الصنعية الفولاذية، هي شكل إنشائي شائع في هندسة الجسور طويلة المدى. وهي أنظمة هيكلية مغلقة متصلة عضويًا بألواح علوية، وأغشية، وألواح سفلية، وشباك، ومواد تقوية من خلال تقنية اللحام الكامل، كما هو موضح في الشكل 1. ومن بينها، تشكل الصفيحة العلوية سطح متعامد الاستدارة بالجمع بين مواد صلبة طولية وصفائح غطاء، مما يبدي مقاومة ممتازة لحمل الأحمال والتعب ؛ تعمل الأغشية والمواد الصلبة معًا لتعزيز الصلابة العامة للعارضة الصنعية وكبح التشوه المحلي. في البناء العملي، لا يعمل التطبيق العقلاني للعلب الفولاذية طويلة المدى على تحسين الخصائص الميكانيكية لهياكل الجسر فحسب، بل يتكيف أيضًا مع مختلف تقنيات البناء المتقدمة مثل الإطلاق والسحب التزايدي وتركيب الكابل. وهو مناسب بشكل خاص لسيناريوهات البناء المعقدة مثل الجسور الحضرية وجسور عبور الأنهار/البحر، وقد أصبح واحدا من الأشكال الهيكلية الأساسية للعوارض الرئيسية لجسور الطرق السريعة الحديثة طويلة المدى.

1-2 الترابط بين مزايا التطبيق وتعقيد الإنشاء

تستخدم العوارض الفولاذية الطويلة المدى على نطاق واسع في سيناريوهات المدى الطويل مثل عبور الأنهار والخلجانات والمناطق الحضرية الأساسية بسبب مزاياه البارزة من القوة العالية والصلابة الكبيرة وخفة الوزن والنزاهة القوية. ويمكنها أن تخفض عبء العمل الواقع على أساسات الجسور وأن تختصر فترة التشييد. غير أن هذه المزايا تحدد أيضا مدى تعقيد بنائها: فالتصميم الخفيف الوزن يفرض متطلبات عالية للغاية على دقة تجهيز المكونات ؛ تؤدي خاصية المدى الطويل إلى زيادة كبيرة في صعوبة التحكم في المحاذاة وضمان الثبات أثناء التركيب ؛ ) والهيكل الملحوم بالكامل معايير صارمة لجودة اللحام والسيطرة على الإجهاد المتبقي. تساهم عوامل مختلفة بشكل جماعي في الصعوبة الشديدة في تصنيع عوارض صندوقية من الصلب طويلة المدى.

2 صعوبات البناء في تصنيع الصنبور الفولاذي على جسر الطريق السريع الطويل المدى

1 -حجم البناء الكبير ومتطلبات التحكم العالي

وعادة ما تكون مشاريع العوارض الفولاذية ذات الصندوق الفولاذي لجسر الطرق السريعة على مدى طويل واسعة النطاق. خذ جسر المشاة الدائري الحضري المشترك كمثال، حجم البناء فقط للعارض الرئيسي الدائري وربط العارض الرئيسي يصل إلى 149.684 متر مكعب، ويجب إكمال العملية بأكملها من تصنيع المكونات، والنقل إلى التركيب في الموقع في غضون فترة بناء محدودة للغاية، مما يؤدي إلى ضيق الجداول الزمنية والمهام الثقيلة. الأهم من ذلك، يمكن أن يصل الوزن لكل طول وحدة من العوارض صندوقية من الصلب إلى 5 طن/متر، مع حمل وزن ذاتي كبير. ومثل هذا الوزن الكبير الذي يؤثر على أسس الكومة الخرسانية الأساسية يؤدي إلى تسوية غير متساوية للأسس. بالإضافة إلى ذلك، فإن بناء الجسر طويل المدى له دورة طويلة، وهناك اختلافات كبيرة في توزيع الأحمال والظروف البيئية بين مراحل البناء المختلفة. وبالاقتران مع تفرد الظروف الجيولوجية والهيدرولوجية في مختلف مواقع الجسور، يختلف استقرار الأرصفة البحرية. إذا تجاوزت هذه التسوية غير المتساوية النطاق المسموح به، فإنها لن تتلف فقط المحاذاة المصممة للعارضة الصندوقية الفولاذية ولكن أيضًا ستولد ضغطًا إضافيًا داخل الهيكل، وبالتالي تؤثر على استقرار عقد الاتصال بين الأرضيات والعارضة الصندوقية، وحتى تشكل تهديدًا قاتلًا لسلامة النظام الهيكلي للجسر بأكمله. وفي الوقت نفسه، فإن نوعية بناء العوارض الصنعية الفولاذية، باعتبارها الهيكل الرئيسي الحامل للحمل، ترتبط ارتباطا مباشرا بقدرة الجسر على تحمل الحمل ومتانته على المدى الطويل. يجب على كل مؤشر، من أداء المواد وجودة اللحام إلى دقة المحاذاة وأثر مقاومة التآكل، الامتثال بدقة للمواصفات ذات الصلة مثل المواصفات الفنية لبناء جسر الطريق السريع ) (JTG/TF50-2011)، بما في ذلك أبعاد ضبط متعددة ومعايير عالية.

2-2 العدد الكبير من المكونات السابقة التجهيز وحجم النقل الثقيل

وتعتمد السلامة الهيكلية للعوارض الفولاذية طويلة المدى على التنسيق الدقيق بين المكونات المختلفة. هناك مجموعة واسعة من أنواع المكونات، بما في ذلك لوحات الوجه، والألواح السفلية، والشباك، والضلوع، والأغشية، والمواد الصلبة، وما إلى ذلك، والأبعاد، والأشكال، والخصائص الميكانيكية للمكونات المختلفة تختلف بشكل كبير. وبسبب الحساسية العالية للهيكل العام لعوارض الصندوق الفولاذي لدقة التجميع، فإن متطلبات دقة المعالجة للمكونات المختلفة تكون صارمة للغاية. فعلى سبيل المثال، يجب التحكم في الانحراف البعدي للوصلة بين الشبكات والصفائح العلوية في حدود 1 مم ؛ بخلاف ذلك، فإنه سيؤدي إلى فجوات مفرطة في المكونات، مما يؤثر على جودة اللحام والانغلاق الهيكلي، وبالتالي تشكيل مخاطر السلامة المحتملة. بعد التصنيع المسبق في المصنع، يجب نقل المكونات إلى موقع البناء على دفعات للتجميع، الأمر الذي يواجه العديد من التحديات: من ناحية، حجم نقل المكونات كبير. ويمكن أن يزن جزء واحد من عارضة صندوقية فولاذية كبيرة مئات الأطنان وأن يتجاوز طولها عشرة أمتار، مما يضع متطلبات عالية للغاية على قدرة معدات النقل على التحمل وعلى أحوال المرور على طرق النقل ؛ من ناحية أخرى، متطلبات حماية المكونات صارمة. وما أن تتعرض الأجزاء الرئيسية، مثل طبقات الطلاء المضادة للتآكل وأخاديد اللحام الموجودة على سطح مكونات العارضة الفولاذية، للتلف أثناء النقل، فإن ذلك لن يزيد من تكلفة الإصلاحات اللاحقة فحسب، بل سيؤثر أيضا على تقدم أعمال التشييد وجودة المشروع. ولذلك، فمن الضروري استخدام معدات المعالجة الميكانيكية المهنية لضمان دقة المكونات، وإصلاح المكونات مع تجهيزات الأدوات المخصصة لمنع تشوه النقل، واعتماد تدابير وقائية متعددة مثل التغليف، ومقاومة التصادم، وامتصاص الصدمات أثناء النقل لتحقيق العملية الكاملة الموحدة العمليات من المعالجة إلى النقل، وذلك لمعالجة هذه الصعوبة.

2-3 شروط التركيب المعقدة في الموقع ومعامل المخاطر العالية

ويشكل تركيب عوارض صندوقية فولاذية طويلة الأمد في الموقع الوصلة الأساسية لعملية التشييد برمتها ومجال رئيسي للوقاية من المخاطر ومكافحتها. أولاً، غالباً ما تكون بيئة موقع الجسر معقدة ومتنوعة. تتأثر الجسور العابرة للأنهار والجسور العابرة للبحر بالبيئات الطبيعية مثل الرياح والأمواج والمد والجزر والتآكل الشديد، في حين أن الجسور الحضرية مقيدة بالمباني المحيطة بها وطرق النقل وخطوط الأنابيب تحت الأرض، وما إلى ذلك، مما يؤدي إلى محدودية مساحة الرفع وضيق مواقع البناء، مما يؤدي إلى تحديات كبيرة لتحديد مواقع معدات الرفع الكبيرة والتحكم في نصف قطر التشغيل. ثانيا، اختيار وتطبيق تكنولوجيا التركيب أمر صعب. تمتلك تقنيات التركيب الشائعة للعوارض الفولاذية طويلة المدى، مثل تركيب الكابلات، والإطلاق والسحب التدريجي، متطلبات عالية للغاية لأداء معدات البناء، والمهارات المهنية لموظفي البناء، والتعاون المنسق بين مختلف العمليات. أخذ تركيب الناتئ كمثال، من الضروري التحكم بدقة في رفع ووضع كل جزء لضمان أن عدم الاستقامة وانحراف المحور للمفاصل المقطع يلبي المعايير. في الوقت نفسه، من الضروري رصد التغيرات في الانحراف والإجهاد في هيكل الكابول في الوقت الحقيقي لمنع حوادث السلامة الناجمة عن عدم الاستقرار الهيكلي. وبالإضافة إلى ذلك، فإن وصلة تحويل النظام أثناء التركيب تنطوي على مخاطر كبيرة. يتطلب الانتقال من حالة الدعم المؤقت إلى حالة الحمل الدائم التفريغ خطوة بخطوة والتنظيم الدقيق. قد يؤدي أي تشغيل غير صحيح إلى اختلال التوازن في إعادة توزيع القوة الداخلية الهيكلية، مما يؤثر على محاذاة الجسر والسلامة الهيكلية.

2-4 صعوبات في مراقبة جودة اللحام وإمكانية الاشتباه في العيوب

وتتبنى عوارض الصندوق الفولاذي بنية ملحومة بالكامل، وتحدد جودة اللحام مباشرة سلامة وسلامة الهيكل. تنعكس صعوبات اللحام في العوارض الفولاذية طويلة المدى في ثلاثة جوانب: أولاً، عبء العمل الكبير في اللحام. اللحامات طويلة ومعقدة في نوعها، بما في ذلك اللحامات بعقب الأرجل، واللحامات الفيليطية، واللحامات التغلغل، وما إلى ذلك، كما أن نسبة اللحام بالألواح السميكة (سمك الألواح ≥ 30 مم) مرتفعة نسبيا، مما يزيد من صعوبة وعبء عمليات اللحام ؛ ثانيا، صعوبة السيطرة على تشوه اللحام. أن تكون مكونات العارضة المصنوعة من الفولاذ كبيرة الحجم وغير متساوية في الصلابة، وأن الضغط المتبقي المتولد أثناء اللحام يميل إلى إحداث تشوه في الزاوية، وتشوه في الانحناء، وغير ذلك من مشاكل المكونات، مما يؤثر على دقة التجميع الهيكلي ؛ ثالثا، قابلية عيوب اللحام. في البيئة الخارجية المعقدة، عوامل مثل درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح سوف تؤثر على جودة اللحام، مما قد يؤدي إلى عيوب مثل المسامية، إدراج الخبث، الاندماج غير الكامل، والشقوق الباردة. خاصة عندما لا تستخدم مواد اللحام منخفضة الهيدروجين بشكل صحيح أو عندما تكون معالجة تخفيف الهيدروجين بعد اللحام غير كافية، يزداد خطر الشقوق الباردة بشكل كبير. إذا لم يتم اكتشاف هذه العيوب في الوقت المناسب، فإنها ستؤثر بشكل خطير على قدرة حمل ومتانة اللحامات.

2-5 المتطلبات العالية للتكيف البيئي وصعوبات ضمان المتانة

تقع جسور الطرق السريعة طويلة المدى في الغالب في بيئات طبيعية معقدة. كهياكل مكشوفة، تحتاج عوارض الصندوق الفولاذي لتحمل تأثيرات مختلفة مثل التعرض للشمس والأمطار وتغيرات درجة الحرارة وتآكل الغلاف الجوي لفترة طويلة، مما يضع متطلبات عالية لمتانتها. في المناطق ذات درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية، يكون سطح العوارض الصندقية الفولاذية عرضة للصدأ ؛ ) في المناطق الساحلية، سيؤدي التآكل بالرش الملحي إلى تسريع تآكل الصلب وتآكل الطلاء ؛ ) في المناطق الباردة، قد تتسبب دورات التجمد والذوبان في تشقق الأجزاء الرابطة الخرسانية. وستؤثر هذه العوامل البيئية على العمر الافتراضي لعوارض الصناديق الفولاذية. وفقا لمتطلبات المواصفات، يجب الحفاظ على فترة خدمة طلاء سطح العوارض الصنعية الفولاذية المعرضة للغلاف الجوي لأكثر من 25 عاما، ويجب التحكم في الرطوبة داخل العوارض الصنعية بأكثر من 50 ٪، مما يضع متطلبات صارمة على بناء الطلاء المضاد للتآكل ومعالجة سد العوارض الصنعية وغيرها من الأعمال. ومع ذلك، في البناء الفعلي، من المرجح أن تحدث مشاكل في وصلات مثل إزالة السطح قبل طلاء البناء، ومراقبة سمك الطلاء، ونوعية طلاء اللحامات. إذا لم يكن تنظيف السطح يفي بمعيار مستوى Sa2.5 أو كان سمك الطلاء غير متساو، سيتم تقليل التأثير الوقائي للطلاء وسيتم تقليل عمر متانة عارضة الصندوق الفولاذي. وفي الوقت نفسه، إذا كان التصريف الداخلي والتهوية للعارضة الصنعاء الفولاذي غير معقول، فمن المرجح أن تتشكل بيئة رطبة، مما يزيد من تآكل الهيكل الداخلي ويزيد من صعوبة ضمان المتانة.

خاتمة

وخلاصة القول إن تصنيع العارضات الصنعية الفولاذية لجسور الطرق السريعة الطويلة الأمد يواجه صعوبات متعددة في البناء، مثل حجم البناء الكبير، ومتطلبات التحكم العالية، والصعوبات في نقل المكونات الجاهزة، والمخاطر العالية في التركيب في الموقع، وصرامة مراقبة جودة اللحام، والتحديات في ضمان المتانة. وتتشابك هذه الصعوبات، الأمر الذي يفرض متطلبات عالية للغاية على تكنولوجيا البناء، ومستوى الإدارة، وتخصيص الموارد. ويرتبط التغلب على هذه الصعوبات بشكل فعال ارتباطا مباشرا بجودة مشاريع الجسور وسلامتها وتقدمها وتكلفتها. ولمواجهة التحديات المذكورة أعلاه، ظهرت سلسلة من التكنولوجيات الرئيسية المستهدفة. سنركز في المقالة التالية على التكنولوجيات الأساسية لتصنيع العوارض الصنعية الفولاذية لجسور الطرق السريعة البعيدة المدى، مع تفصيل المحتويات الرئيسية مثل تكنولوجيا التجميع المسبق للعوارض الصنعية المصنوعة من الصلب، وعمليات التصنيع عالية الدقة، وتركيب الكابلات، وتكنولوجيات التركيب بالجذب، وتكنولوجيات التحكم في اللحام المشوه، وتكنولوجيات حماية المتانة. ونهدف إلى توفير حلول تقنية عملية للممارسة الهندسية وتعزيز التنمية العالية الجودة لبناء الجسور العارضة المصنوعة من الفولاذ الطويل الأمد.