Cơ sở hạ tầng của Zimbabwe, giống như nhiều quốc gia có lịch sử phong phú và môi trường kinh tế đầy thách thức, phụ thuộc nhiều vào các giải pháp cầu đường vững chắc, có khả năng thích ứng và bền bỉ. Trong số đó, cầu Bailey bằng thép là minh chứng cho kỹ thuật thực tế. Đối với một cây cầu cụ thể dài 50 mét được thiết kế theo tiêu chuẩn BS5400 nghiêm ngặt, việc đảm bảo tuổi thọ của nó không chỉ là vấn đề bảo trì; đó là một mệnh lệnh kinh tế và xã hội quan trọng.Trong số các loại cầu được sử dụng rộng rãi nhất là cầu Bailey bằng thép, được đánh giá cao vì thiết kế mô-đun và khả năng thích ứng với địa hình đa dạng của Zimbabwe (thung lũng sông, cảnh quan nông thôn không bằng phẳng). Cầu Bailey bằng thép tuân thủ BS5400 có khẩu độ 50m đặc biệt phổ biến, vì nó cân bằng hiệu quả kết cấu với nhu cầu vượt qua các đường thủy cỡ vừa (ví dụ: sông Save ở Manicaland hoặc sông Manyame gần Harare). Tuy nhiên, điều kiện môi trường khắc nghiệt, tình trạng quá tải và bảo trì không đầy đủ thường làm giảm tuổi thọ của những cây cầu này—từ khả năng trên 50 năm xuống còn 20 năm. Việc kéo dài tuổi thọ của chúng không chỉ là một nhu cầu kỹ thuật mà còn là một nhu cầu kinh tế: việc thay thế một cây cầu Bailey bằng thép 50m có chi phí lên tới hơn 200.000 đô la, một gánh nặng đáng kể đối với các hội đồng địa phương đang thiếu tiền mặt của Zimbabwe.
Cầu Bailey là một cây cầu giàn di động, được chế tạo sẵn, do người Anh thiết kế trong Thế chiến II để quân đội nhanh chóng triển khai mà không cần máy móc hạng nặng. Điểm độc đáo của nó nằm ở tính mô-đun. Các thành phần riêng lẻ—tấm, xà ngang, xà gồ và sàn—được sản xuất theo kích thước tiêu chuẩn, giúp chúng có thể hoán đổi cho nhau, dễ vận chuyển và dễ lắp ráp bằng lao động thủ công và thiết bị nhẹ.
Khối xây dựng cơ bản là một tấm, một đơn vị thép hàn tạo thành một giàn có độ bền kết cấu cao. Các tấm này được ghim lại với nhau theo chiều dọc để đạt được khẩu độ mong muốn và theo chiều dọc để tăng độ sâu của cầu và do đó tăng khả năng chịu tải của nó. Xà ngang (các thành phần nằm ngang) được đặt vào các tấm để tạo chiều rộng và hỗ trợ cho xà gồ và sàn mà trên đó các phương tiện di chuyển.
Đối với khẩu độ 50m ở Zimbabwe, cầu Bailey thường là một cụm lắp ráp nhiều tầng (ví dụ: hai tầng hoặc ba tầng), có nghĩa là các tấm được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc để tạo ra một hệ thống giàn sâu hơn, cứng hơn, có khả năng xử lý các khẩu độ dài hơn và tải nặng hơn.
BS5400 là một Tiêu chuẩn của Anh toàn diện có tiêu đề "Cầu thép, bê tông và composite", cung cấp các thông số kỹ thuật chi tiết về thiết kế, vật liệu, chế tạo, dựng và kiểm tra cầu. Mặc dù khái niệm cầu Bailey ban đầu có trước tiêu chuẩn này, nhưng các thành phần cầu Bailey hiện đại được sản xuất ngày nay được thiết kế và chứng nhận tuân thủ BS5400 và các mã quốc tế khác như thông số kỹ thuật AASHTO.
Những ưu điểm và đặc điểm của tiêu chuẩn BS5400 là rất lớn:
Đối với một cây cầu ở Zimbabwe, việc chỉ định các thành phần tuân thủ BS5400 có nghĩa là đầu tư vào một cấu trúc vốn an toàn hơn, bền hơn và được thiết kế với sự hiểu biết khoa học về các yếu tố hiệu suất dài hạn như mỏi.
Bản chất mô-đun của hệ thống Bailey có nghĩa là chiều dài và khả năng của nó gần như có thể mở rộng vô hạn.
Cầu Bailey bằng thép dài nhất: Kỷ lục về cầu Bailey dài nhất thuộc về Cầu tại Octopotamia, Sicily, do Quân đội Anh xây dựng vào năm 1943. Nó có chiều dài đáng kinh ngạc là 3545 feet (hơn 1080 mét), được xây dựng chỉ trong 10 ngày. Điều này chứng minh tiềm năng đáng kinh ngạc của hệ thống đối với các khẩu độ dài, mặc dù những chiều dài cực đoan như vậy là hiếm đối với các công trình lắp đặt vĩnh viễn.
Khả năng chịu tải tối đa: Khả năng chịu tải là một hàm của cấu hình cầu (số tầng, số tấm rộng). Các thành phần cầu Bailey tiêu chuẩn có thể được cấu hình để hỗ trợ tải trọng lên đến Lớp 90 (90 tấn) của hệ thống MLC (Lớp tải trọng quân sự) và thậm chí cao hơn đối với các tải trọng công nghiệp cụ thể như máy vận chuyển mô-đun. Đối với mục đích dân sự, điều này có nghĩa là xử lý an toàn các xe tải hạng nặng, thiết bị xây dựng và tải trọng giao thông thông thường.
Một cây cầu Bailey tuân thủ BS5400 dài 50m ở Zimbabwe thường sẽ được thiết kế theo một tiêu chuẩn tải trọng cụ thể, chẳng hạn như tải trọng HA (Đường cao tốc bất thường), đảm bảo nó có thể chứa các phương tiện nặng nhất dự kiến trên tuyến đường của nó.
Tuổi thọ thiết kế của một cây cầu như thế này thường là từ 50 đến 100 năm. Tuy nhiên, để đạt được điều này trong thực tế khắc nghiệt của môi trường và các ràng buộc kinh tế của Zimbabwe đòi hỏi phải quản lý chủ động. Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó có thể được chia thành một số khía cạnh chính.
Đây, không còn nghi ngờ gì nữa, là mối đe dọa lớn nhất đối với tuổi thọ của cầu trong khí hậu của Zimbabwe.
Cơ chế: Thép, khi tiếp xúc với oxy và nước, trải qua các phản ứng điện hóa tạo thành oxit sắt—gỉ. Khí hậu của Zimbabwe, với mùa mưa riêng biệt (tháng 11 đến tháng 3) và độ ẩm cao ở nhiều vùng, cung cấp các điều kiện hoàn hảo cho sự ăn mòn. Vấn đề trở nên trầm trọng hơn do chu kỳ nhiệt độ, gây ra hiện tượng ngưng tụ bên trong các thành phần.
Tác động: Ăn mòn làm giảm diện tích mặt cắt ngang của các thành phần chịu tải quan trọng (dây cung, đường thẳng đứng, đường chéo), làm suy yếu cấu trúc. Nó cũng có thể tạo ra các điểm tập trung ứng suất và làm rỗ bề mặt, bắt đầu các vết nứt do mỏi. Kích gỉ có thể làm tách các kết nối.
Chiến lược cải thiện:
Lớp phủ bảo vệ chất lượng cao: Sự bảo vệ quan trọng nhất. Điều này liên quan đến một hệ thống nhiều giai đoạn:
Chuẩn bị bề mặt: Làm sạch bằng phun mài mòn đến Sa 2.5 (Làm sạch bằng phun rất kỹ) hoặc cao hơn để loại bỏ tất cả vảy cán, gỉ và chất gây ô nhiễm, tạo ra một cấu hình bề mặt nguyên sơ để lớp phủ bám vào.
Sơn lót: Sơn lót epoxy giàu kẽm cung cấp khả năng bảo vệ catốt (hy sinh). Ngay cả khi lớp phủ trên cùng bị trầy xước, kẽm sẽ bị ăn mòn trước, bảo vệ thép bên dưới.
Lớp phủ trung gian/hoàn thiện: Lớp phủ trên cùng bằng epoxy hoặc polyurethane chịu hóa chất, có độ bền cao tạo thành một rào cản chống lại độ ẩm, oxy và bức xạ UV.
Kiểm tra và sơn lại thường xuyên: Hệ thống sơn có tuổi thọ hữu hạn (ví dụ: 15-25 năm). Việc kiểm tra thường xuyên các vết xước, phồng rộp và đốm gỉ là rất quan trọng. Một chế độ nghiêm ngặt về việc sửa chữa và cuối cùng là sơn lại hoàn toàn là điều cần thiết.
Cơ chế: Mỗi chiếc xe tải đi qua cầu đều phải chịu một chu kỳ ứng suất. Trong hàng triệu chu kỳ, điều này có thể dẫn đến sự bắt đầu và lan truyền của các vết nứt siêu nhỏ, thường bắt đầu từ các chi tiết hàn, lỗ chốt hoặc lỗ bu lông—một hiện tượng được gọi là mỏi . Mặc dù thiết kế BS5400 làm giảm điều này, nhưng nó không thể loại bỏ hoàn toàn rủi ro, đặc biệt nếu tải nặng hơn dự kiến.
Tác động: Vết nứt do mỏi không được kiểm soát có thể dẫn đến sự cố đột ngột, thảm khốc.
Chiến lược cải thiện:
Kiểm tra nghiêm ngặt: Thực hiện một chế độ kiểm tra chính thức tập trung vào các "điểm nóng" được xác định trong thiết kế BS5400: mối hàn, kết nối và các khu vực có ứng suất cao. Các kỹ thuật nên bao gồm:
Kiểm tra trực quan: Tuyến phòng thủ đầu tiên và quan trọng nhất.
Kiểm tra không phá hủy (NDT): Sử dụng Kiểm tra hạt từ tính (MPI) hoặc Kiểm tra chất thấm nhuộm (DPI) định kỳ trên các mối hàn quan trọng để phát hiện các vết nứt trên bề mặt. Kiểm tra siêu âm (UT) có thể tìm thấy các khuyết tật dưới bề mặt.
Bảo trì kết nối: Kiểm tra các bu lông lỏng lẻo, mòn trong lỗ chốt và biến dạng của các thành phần. Vặn chặt lại bu lông và thay thế các chốt bị mòn là rất quan trọng.
Cơ chế: Mặc dù được thiết kế cho tải trọng tiêu chuẩn, nhưng các điều kiện thực tế có thể khắc nghiệt hơn.
Quá tải: Sự đi qua của các phương tiện nặng bất hợp pháp là một vấn đề phổ biến, làm tăng tốc độ hư hỏng do mỏi một cách đáng kể.
Tải trọng va đập: Va chạm của xe với các bộ phận gia cố hoặc lan can của cầu có thể gây ra hư hỏng cục bộ và sai lệch.
Xói mòn: Đối với cầu trên mặt nước, các sự kiện lũ lụt có thể xói mòn (xói mòn) đất xung quanh các mố và trụ cầu, làm suy yếu nền móng của chúng và gây ra lún hoặc sụp đổ.
Chiến lược cải thiện:
Thực thi tải trọng: Lắp đặt biển báo giới hạn trọng lượng và, nếu có thể, các rào cản vật lý hoặc hệ thống cân khi di chuyển để ngăn chặn tình trạng quá tải.
Bảo vệ xói mòn: Lắp đặt đá hộc (riprap) hoặc tấm bê tông xung quanh các mố và trụ cầu để bảo vệ khỏi xói mòn. Thường xuyên theo dõi lòng sông sau các trận lũ lớn.
Cơ chế: Kỹ thuật và vật liệu tuyệt vời nhất có thể bị hủy hoại bởi sự bỏ bê. Bảo trì theo yêu cầu, phản ứng dẫn đến các vấn đề nhỏ leo thang thành các sửa chữa lớn, tốn kém.
Tác động: Một bu lông bị thiếu hoặc một khu vực nhỏ bị gỉ không được xử lý có thể là điểm khởi đầu cho một sự cố nghiêm trọng.
Chiến lược cải thiện:
Thực hiện Hệ thống quản lý cầu (BMS): Một chương trình kiểm tra và bảo trì chính thức, theo lịch trình.
Hàng ngày/Hàng tuần: Kiểm tra trực quan nhanh chóng của người trông coi địa phương về các vấn đề hiển nhiên như tắc nghẽn mảnh vụn, hư hỏng do va chạm hoặc sàn bị lỏng.
Hai năm một lần/Hàng năm: Kiểm tra trực quan chi tiết của một kỹ sư được đào tạo, ghi lại tình trạng của lớp phủ, kết nối và sàn.
Bốn năm một lần (4 năm một lần) hoặc Lớn: Kiểm tra chuyên sâu liên quan đến NDT, đo lường chi tiết độ võng và đánh giá toàn diện hệ thống lớp phủ.
Lưu giữ hồ sơ chi tiết: Một bản ghi của mọi lần kiểm tra, sửa chữa và sự cố là vô giá để theo dõi tình trạng của cầu theo thời gian và lập kế hoạch ngân sách cho các can thiệp lớn như sơn lại.
Mặc dù các hồ sơ công khai cụ thể về cây cầu Bailey lâu đời nhất ở Zimbabwe còn khan hiếm, nhưng nhiều cây cầu đã được lắp đặt trong thời kỳ Liên bang và vẫn đang hoạt động. Để minh họa, chúng ta hãy xem xét một ví dụ giả định nhưng thực tế dựa trên các công trình lắp đặt đã biết: Cầu Chirundu Bailee (một tên tổng hợp để đại diện).
Cây cầu này, một cầu Bailey một nhịp dài 120 feet (khoảng 36,5m), được xây dựng vào đầu những năm 1960 để cung cấp lối đi qua một con sông theo mùa cho một điền trang nông nghiệp lớn. Ban đầu nó không được xây dựng theo BS5400, vì tiêu chuẩn này được công bố sau đó, nhưng các thành phần của nó là sản xuất của Anh chất lượng cao.
Kiểm tra hàng năm sau mùa mưa.
Sửa chữa ngay lập tức bất kỳ lớp mạ kẽm nào bị trầy xước bằng sơn giàu kẽm.
Giữ cho sàn và hệ thống thoát nước không có bùn và chất hữu cơ, những thứ giữ ẩm.
Thực thi nghiêm ngặt giới hạn trọng lượng, cấm các xe tải quá tải.
Đầu tư vào sự bảo vệ ban đầu tốt nhất: Chỉ định một hệ thống sơn vượt trội (làm sạch bằng phun + epoxy kẽm + polyurethane) hoặc thậm chí mạ kẽm nhúng nóng của tất cả các thành phần. Chi phí trả trước cao hơn được thu hồi nhiều lần trong việc giảm bảo trì và kéo dài tuổi thọ.
Trao quyền cho người giám hộ: Giao trách nhiệm rõ ràng về việc bảo trì cầu cho một bộ phận chính phủ cụ thể, hội đồng địa phương hoặc một tổ chức tư nhân theo thỏa thuận cấp dịch vụ.
Bắt đầu chế độ bảo trì ngay lập tức: Đừng đợi đến dấu hiệu đầu tiên của sự cố. Bắt đầu kiểm tra theo lịch trình từ ngày đầu tiên.
Kéo dài tuổi thọ của 50m cầu Bailey bằng thép BS5400 ở Zimbabwe không phải là một thách thức kỹ thuật mà là vấn đề ưu tiên. Bằng cách giải quyết các rủi ro về môi trường (ăn mòn, lũ lụt), thực thi các tiêu chuẩn kết cấu (vật liệu BS5400), điều chỉnh việc sử dụng (quá tải) và đầu tư vào bảo trì và đào tạo, Zimbabwe có thể tăng gấp đôi tuổi thọ của các tài sản quan trọng này—từ 20 năm lên 40+ năm. Cầu Mutare-Chimanimani (40+ năm) và Cầu sông Kunene (13 năm, không sửa chữa lớn) chứng minh rằng các chiến lược này có hiệu quả. Đối với một quốc gia nơi cầu là huyết mạch cho sự thịnh vượng kinh tế, khoản đầu tư này không chỉ khôn ngoan—nó còn rất cần thiết. Giải pháp thay thế—thay thế cầu thường xuyên—làm cạn kiệt các nguồn lực có thể được sử dụng cho chăm sóc sức khỏe, giáo dục hoặc các dịch vụ quan trọng khác. Với ý chí chính trị, phân bổ ngân sách và sự tham gia của cộng đồng, cầu Bailey bằng thép của Zimbabwe có thể trở thành những thành phần bền bỉ, đáng tin cậy của mạng lưới cơ sở hạ tầng của mình trong nhiều thập kỷ tới.
Cơ sở hạ tầng của Zimbabwe, giống như nhiều quốc gia có lịch sử phong phú và môi trường kinh tế đầy thách thức, phụ thuộc nhiều vào các giải pháp cầu đường vững chắc, có khả năng thích ứng và bền bỉ. Trong số đó, cầu Bailey bằng thép là minh chứng cho kỹ thuật thực tế. Đối với một cây cầu cụ thể dài 50 mét được thiết kế theo tiêu chuẩn BS5400 nghiêm ngặt, việc đảm bảo tuổi thọ của nó không chỉ là vấn đề bảo trì; đó là một mệnh lệnh kinh tế và xã hội quan trọng.Trong số các loại cầu được sử dụng rộng rãi nhất là cầu Bailey bằng thép, được đánh giá cao vì thiết kế mô-đun và khả năng thích ứng với địa hình đa dạng của Zimbabwe (thung lũng sông, cảnh quan nông thôn không bằng phẳng). Cầu Bailey bằng thép tuân thủ BS5400 có khẩu độ 50m đặc biệt phổ biến, vì nó cân bằng hiệu quả kết cấu với nhu cầu vượt qua các đường thủy cỡ vừa (ví dụ: sông Save ở Manicaland hoặc sông Manyame gần Harare). Tuy nhiên, điều kiện môi trường khắc nghiệt, tình trạng quá tải và bảo trì không đầy đủ thường làm giảm tuổi thọ của những cây cầu này—từ khả năng trên 50 năm xuống còn 20 năm. Việc kéo dài tuổi thọ của chúng không chỉ là một nhu cầu kỹ thuật mà còn là một nhu cầu kinh tế: việc thay thế một cây cầu Bailey bằng thép 50m có chi phí lên tới hơn 200.000 đô la, một gánh nặng đáng kể đối với các hội đồng địa phương đang thiếu tiền mặt của Zimbabwe.
Cầu Bailey là một cây cầu giàn di động, được chế tạo sẵn, do người Anh thiết kế trong Thế chiến II để quân đội nhanh chóng triển khai mà không cần máy móc hạng nặng. Điểm độc đáo của nó nằm ở tính mô-đun. Các thành phần riêng lẻ—tấm, xà ngang, xà gồ và sàn—được sản xuất theo kích thước tiêu chuẩn, giúp chúng có thể hoán đổi cho nhau, dễ vận chuyển và dễ lắp ráp bằng lao động thủ công và thiết bị nhẹ.
Khối xây dựng cơ bản là một tấm, một đơn vị thép hàn tạo thành một giàn có độ bền kết cấu cao. Các tấm này được ghim lại với nhau theo chiều dọc để đạt được khẩu độ mong muốn và theo chiều dọc để tăng độ sâu của cầu và do đó tăng khả năng chịu tải của nó. Xà ngang (các thành phần nằm ngang) được đặt vào các tấm để tạo chiều rộng và hỗ trợ cho xà gồ và sàn mà trên đó các phương tiện di chuyển.
Đối với khẩu độ 50m ở Zimbabwe, cầu Bailey thường là một cụm lắp ráp nhiều tầng (ví dụ: hai tầng hoặc ba tầng), có nghĩa là các tấm được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc để tạo ra một hệ thống giàn sâu hơn, cứng hơn, có khả năng xử lý các khẩu độ dài hơn và tải nặng hơn.
BS5400 là một Tiêu chuẩn của Anh toàn diện có tiêu đề "Cầu thép, bê tông và composite", cung cấp các thông số kỹ thuật chi tiết về thiết kế, vật liệu, chế tạo, dựng và kiểm tra cầu. Mặc dù khái niệm cầu Bailey ban đầu có trước tiêu chuẩn này, nhưng các thành phần cầu Bailey hiện đại được sản xuất ngày nay được thiết kế và chứng nhận tuân thủ BS5400 và các mã quốc tế khác như thông số kỹ thuật AASHTO.
Những ưu điểm và đặc điểm của tiêu chuẩn BS5400 là rất lớn:
Đối với một cây cầu ở Zimbabwe, việc chỉ định các thành phần tuân thủ BS5400 có nghĩa là đầu tư vào một cấu trúc vốn an toàn hơn, bền hơn và được thiết kế với sự hiểu biết khoa học về các yếu tố hiệu suất dài hạn như mỏi.
Bản chất mô-đun của hệ thống Bailey có nghĩa là chiều dài và khả năng của nó gần như có thể mở rộng vô hạn.
Cầu Bailey bằng thép dài nhất: Kỷ lục về cầu Bailey dài nhất thuộc về Cầu tại Octopotamia, Sicily, do Quân đội Anh xây dựng vào năm 1943. Nó có chiều dài đáng kinh ngạc là 3545 feet (hơn 1080 mét), được xây dựng chỉ trong 10 ngày. Điều này chứng minh tiềm năng đáng kinh ngạc của hệ thống đối với các khẩu độ dài, mặc dù những chiều dài cực đoan như vậy là hiếm đối với các công trình lắp đặt vĩnh viễn.
Khả năng chịu tải tối đa: Khả năng chịu tải là một hàm của cấu hình cầu (số tầng, số tấm rộng). Các thành phần cầu Bailey tiêu chuẩn có thể được cấu hình để hỗ trợ tải trọng lên đến Lớp 90 (90 tấn) của hệ thống MLC (Lớp tải trọng quân sự) và thậm chí cao hơn đối với các tải trọng công nghiệp cụ thể như máy vận chuyển mô-đun. Đối với mục đích dân sự, điều này có nghĩa là xử lý an toàn các xe tải hạng nặng, thiết bị xây dựng và tải trọng giao thông thông thường.
Một cây cầu Bailey tuân thủ BS5400 dài 50m ở Zimbabwe thường sẽ được thiết kế theo một tiêu chuẩn tải trọng cụ thể, chẳng hạn như tải trọng HA (Đường cao tốc bất thường), đảm bảo nó có thể chứa các phương tiện nặng nhất dự kiến trên tuyến đường của nó.
Tuổi thọ thiết kế của một cây cầu như thế này thường là từ 50 đến 100 năm. Tuy nhiên, để đạt được điều này trong thực tế khắc nghiệt của môi trường và các ràng buộc kinh tế của Zimbabwe đòi hỏi phải quản lý chủ động. Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó có thể được chia thành một số khía cạnh chính.
Đây, không còn nghi ngờ gì nữa, là mối đe dọa lớn nhất đối với tuổi thọ của cầu trong khí hậu của Zimbabwe.
Cơ chế: Thép, khi tiếp xúc với oxy và nước, trải qua các phản ứng điện hóa tạo thành oxit sắt—gỉ. Khí hậu của Zimbabwe, với mùa mưa riêng biệt (tháng 11 đến tháng 3) và độ ẩm cao ở nhiều vùng, cung cấp các điều kiện hoàn hảo cho sự ăn mòn. Vấn đề trở nên trầm trọng hơn do chu kỳ nhiệt độ, gây ra hiện tượng ngưng tụ bên trong các thành phần.
Tác động: Ăn mòn làm giảm diện tích mặt cắt ngang của các thành phần chịu tải quan trọng (dây cung, đường thẳng đứng, đường chéo), làm suy yếu cấu trúc. Nó cũng có thể tạo ra các điểm tập trung ứng suất và làm rỗ bề mặt, bắt đầu các vết nứt do mỏi. Kích gỉ có thể làm tách các kết nối.
Chiến lược cải thiện:
Lớp phủ bảo vệ chất lượng cao: Sự bảo vệ quan trọng nhất. Điều này liên quan đến một hệ thống nhiều giai đoạn:
Chuẩn bị bề mặt: Làm sạch bằng phun mài mòn đến Sa 2.5 (Làm sạch bằng phun rất kỹ) hoặc cao hơn để loại bỏ tất cả vảy cán, gỉ và chất gây ô nhiễm, tạo ra một cấu hình bề mặt nguyên sơ để lớp phủ bám vào.
Sơn lót: Sơn lót epoxy giàu kẽm cung cấp khả năng bảo vệ catốt (hy sinh). Ngay cả khi lớp phủ trên cùng bị trầy xước, kẽm sẽ bị ăn mòn trước, bảo vệ thép bên dưới.
Lớp phủ trung gian/hoàn thiện: Lớp phủ trên cùng bằng epoxy hoặc polyurethane chịu hóa chất, có độ bền cao tạo thành một rào cản chống lại độ ẩm, oxy và bức xạ UV.
Kiểm tra và sơn lại thường xuyên: Hệ thống sơn có tuổi thọ hữu hạn (ví dụ: 15-25 năm). Việc kiểm tra thường xuyên các vết xước, phồng rộp và đốm gỉ là rất quan trọng. Một chế độ nghiêm ngặt về việc sửa chữa và cuối cùng là sơn lại hoàn toàn là điều cần thiết.
Cơ chế: Mỗi chiếc xe tải đi qua cầu đều phải chịu một chu kỳ ứng suất. Trong hàng triệu chu kỳ, điều này có thể dẫn đến sự bắt đầu và lan truyền của các vết nứt siêu nhỏ, thường bắt đầu từ các chi tiết hàn, lỗ chốt hoặc lỗ bu lông—một hiện tượng được gọi là mỏi . Mặc dù thiết kế BS5400 làm giảm điều này, nhưng nó không thể loại bỏ hoàn toàn rủi ro, đặc biệt nếu tải nặng hơn dự kiến.
Tác động: Vết nứt do mỏi không được kiểm soát có thể dẫn đến sự cố đột ngột, thảm khốc.
Chiến lược cải thiện:
Kiểm tra nghiêm ngặt: Thực hiện một chế độ kiểm tra chính thức tập trung vào các "điểm nóng" được xác định trong thiết kế BS5400: mối hàn, kết nối và các khu vực có ứng suất cao. Các kỹ thuật nên bao gồm:
Kiểm tra trực quan: Tuyến phòng thủ đầu tiên và quan trọng nhất.
Kiểm tra không phá hủy (NDT): Sử dụng Kiểm tra hạt từ tính (MPI) hoặc Kiểm tra chất thấm nhuộm (DPI) định kỳ trên các mối hàn quan trọng để phát hiện các vết nứt trên bề mặt. Kiểm tra siêu âm (UT) có thể tìm thấy các khuyết tật dưới bề mặt.
Bảo trì kết nối: Kiểm tra các bu lông lỏng lẻo, mòn trong lỗ chốt và biến dạng của các thành phần. Vặn chặt lại bu lông và thay thế các chốt bị mòn là rất quan trọng.
Cơ chế: Mặc dù được thiết kế cho tải trọng tiêu chuẩn, nhưng các điều kiện thực tế có thể khắc nghiệt hơn.
Quá tải: Sự đi qua của các phương tiện nặng bất hợp pháp là một vấn đề phổ biến, làm tăng tốc độ hư hỏng do mỏi một cách đáng kể.
Tải trọng va đập: Va chạm của xe với các bộ phận gia cố hoặc lan can của cầu có thể gây ra hư hỏng cục bộ và sai lệch.
Xói mòn: Đối với cầu trên mặt nước, các sự kiện lũ lụt có thể xói mòn (xói mòn) đất xung quanh các mố và trụ cầu, làm suy yếu nền móng của chúng và gây ra lún hoặc sụp đổ.
Chiến lược cải thiện:
Thực thi tải trọng: Lắp đặt biển báo giới hạn trọng lượng và, nếu có thể, các rào cản vật lý hoặc hệ thống cân khi di chuyển để ngăn chặn tình trạng quá tải.
Bảo vệ xói mòn: Lắp đặt đá hộc (riprap) hoặc tấm bê tông xung quanh các mố và trụ cầu để bảo vệ khỏi xói mòn. Thường xuyên theo dõi lòng sông sau các trận lũ lớn.
Cơ chế: Kỹ thuật và vật liệu tuyệt vời nhất có thể bị hủy hoại bởi sự bỏ bê. Bảo trì theo yêu cầu, phản ứng dẫn đến các vấn đề nhỏ leo thang thành các sửa chữa lớn, tốn kém.
Tác động: Một bu lông bị thiếu hoặc một khu vực nhỏ bị gỉ không được xử lý có thể là điểm khởi đầu cho một sự cố nghiêm trọng.
Chiến lược cải thiện:
Thực hiện Hệ thống quản lý cầu (BMS): Một chương trình kiểm tra và bảo trì chính thức, theo lịch trình.
Hàng ngày/Hàng tuần: Kiểm tra trực quan nhanh chóng của người trông coi địa phương về các vấn đề hiển nhiên như tắc nghẽn mảnh vụn, hư hỏng do va chạm hoặc sàn bị lỏng.
Hai năm một lần/Hàng năm: Kiểm tra trực quan chi tiết của một kỹ sư được đào tạo, ghi lại tình trạng của lớp phủ, kết nối và sàn.
Bốn năm một lần (4 năm một lần) hoặc Lớn: Kiểm tra chuyên sâu liên quan đến NDT, đo lường chi tiết độ võng và đánh giá toàn diện hệ thống lớp phủ.
Lưu giữ hồ sơ chi tiết: Một bản ghi của mọi lần kiểm tra, sửa chữa và sự cố là vô giá để theo dõi tình trạng của cầu theo thời gian và lập kế hoạch ngân sách cho các can thiệp lớn như sơn lại.
Mặc dù các hồ sơ công khai cụ thể về cây cầu Bailey lâu đời nhất ở Zimbabwe còn khan hiếm, nhưng nhiều cây cầu đã được lắp đặt trong thời kỳ Liên bang và vẫn đang hoạt động. Để minh họa, chúng ta hãy xem xét một ví dụ giả định nhưng thực tế dựa trên các công trình lắp đặt đã biết: Cầu Chirundu Bailee (một tên tổng hợp để đại diện).
Cây cầu này, một cầu Bailey một nhịp dài 120 feet (khoảng 36,5m), được xây dựng vào đầu những năm 1960 để cung cấp lối đi qua một con sông theo mùa cho một điền trang nông nghiệp lớn. Ban đầu nó không được xây dựng theo BS5400, vì tiêu chuẩn này được công bố sau đó, nhưng các thành phần của nó là sản xuất của Anh chất lượng cao.
Kiểm tra hàng năm sau mùa mưa.
Sửa chữa ngay lập tức bất kỳ lớp mạ kẽm nào bị trầy xước bằng sơn giàu kẽm.
Giữ cho sàn và hệ thống thoát nước không có bùn và chất hữu cơ, những thứ giữ ẩm.
Thực thi nghiêm ngặt giới hạn trọng lượng, cấm các xe tải quá tải.
Đầu tư vào sự bảo vệ ban đầu tốt nhất: Chỉ định một hệ thống sơn vượt trội (làm sạch bằng phun + epoxy kẽm + polyurethane) hoặc thậm chí mạ kẽm nhúng nóng của tất cả các thành phần. Chi phí trả trước cao hơn được thu hồi nhiều lần trong việc giảm bảo trì và kéo dài tuổi thọ.
Trao quyền cho người giám hộ: Giao trách nhiệm rõ ràng về việc bảo trì cầu cho một bộ phận chính phủ cụ thể, hội đồng địa phương hoặc một tổ chức tư nhân theo thỏa thuận cấp dịch vụ.
Bắt đầu chế độ bảo trì ngay lập tức: Đừng đợi đến dấu hiệu đầu tiên của sự cố. Bắt đầu kiểm tra theo lịch trình từ ngày đầu tiên.
Kéo dài tuổi thọ của 50m cầu Bailey bằng thép BS5400 ở Zimbabwe không phải là một thách thức kỹ thuật mà là vấn đề ưu tiên. Bằng cách giải quyết các rủi ro về môi trường (ăn mòn, lũ lụt), thực thi các tiêu chuẩn kết cấu (vật liệu BS5400), điều chỉnh việc sử dụng (quá tải) và đầu tư vào bảo trì và đào tạo, Zimbabwe có thể tăng gấp đôi tuổi thọ của các tài sản quan trọng này—từ 20 năm lên 40+ năm. Cầu Mutare-Chimanimani (40+ năm) và Cầu sông Kunene (13 năm, không sửa chữa lớn) chứng minh rằng các chiến lược này có hiệu quả. Đối với một quốc gia nơi cầu là huyết mạch cho sự thịnh vượng kinh tế, khoản đầu tư này không chỉ khôn ngoan—nó còn rất cần thiết. Giải pháp thay thế—thay thế cầu thường xuyên—làm cạn kiệt các nguồn lực có thể được sử dụng cho chăm sóc sức khỏe, giáo dục hoặc các dịch vụ quan trọng khác. Với ý chí chính trị, phân bổ ngân sách và sự tham gia của cộng đồng, cầu Bailey bằng thép của Zimbabwe có thể trở thành những thành phần bền bỉ, đáng tin cậy của mạng lưới cơ sở hạ tầng của mình trong nhiều thập kỷ tới.
Địa chỉ
tầng 10, tòa nhà 1, số 188 đường Changyi, quận Baoshan, Thượng Hải, Trung Quốc
Điện thoại
86-1771-7918-217
