Như một hàng đầusản xuất chùm hộp thép Và doanh nghiệp xây dựng với hơn năm năm kinh nghiệm trên mặt đất ở Peru, chúng tôi đã chứng kiến tận mắt cách AS5100 (Tiêu chuẩn Úc về cầu thép và composite)-Cầu hộp thép hình thành giải quyết các thách thức cơ sở hạ tầng cấp bách nhất của đất nước. Địa lý của Peru, được thống nhất bởi dãy núi Andes (bao gồm 25% lãnh thổ của nó), đường bờ biển Thái Bình Dương dài 2.400km và vùng đất thấp phía đông của lưu vực Amazon, tạo ra các nhu cầu duy nhất cho các cấu trúc cầu: họ phải chịu được giao thông khai thác nặng, thời tiết núi cao, ăn mòn ven biển. Các chùm bê tông cốt thép truyền thống, trong khi phổ biến ở các khu vực vùng thấp, đấu tranh để đáp ứng những nhu cầu này thường bị nứt ở khu vực địa chấn, xây dựng chậm ở những ngọn núi xa xôi và ăn mòn độ ẩm ven biển.
Ngược lại, các cầu nối hộp thép tiêu chuẩn AS5100, ngược lại, tỷ lệ trọng lượng-trọng lượng cao của thép, hiệu quả tiền chế và độ bền để vượt qua các rào cản này. Trong bài viết này, chúng tôi dựa trên danh mục các dự án đã hoàn thành của chúng tôi (bao gồm Cầu Chimbote-Trujillo Highway-Railway Bridge và Cusco-Arquipa Mountain Highway Bridges) để chi tiết các yêu cầu về sản xuất của Peru. Xu hướng trong công nghệ và nội địa hóa. Mục tiêu của chúng tôi là chứng minh làm thế nào những cây cầu này không chỉ là các giải pháp cấu trúc, mà là các chất xúc tác cho sự phát triển kinh tế của Peru, kết nối các trung tâm khai thác đến các cảng, cộng đồng nông thôn đến các trung tâm đô thị và giảm chi phí hậu cần đã cản trở từ lâu.
Việc sản xuất dầm hộp thép liên kết AS5100 ở Peru đòi hỏi phải cân bằng các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt của tiêu chuẩn với các ràng buộc cục bộ: sản xuất thép cao cấp trong nước, đầy thách thức vận chuyển đến các khu vực núi xa, hoạt động địa chấn (Peru nằm trên vòng lửa Thái Bình Dương) và phun muối ven biển. Nhà máy chế tạo sẵn dựa trên LIMA của chúng tôi đã được thiết lập vào năm 2019 với công suất hàng năm là 12.000 tấn, đã tinh chỉnh một quy trình công việc giải quyết các thách thức này trong khi đảm bảo mọi chùm tia đáp ứng tải trọng, độ chính xác và độ bền của AS5100.
AS5100 chỉ định thép cấp cầu với cường độ năng suất tối thiểu là 355 MPa (Q355q) cho các thành phần chung và 420 MPa (Q420q) cho các khu vực căng thẳng cao (ví dụ, các mặt bích của chùm tia trong các lần cắt dài sóng dài). Ngành công nghiệp thép trong nước của Peru do các công ty như Aceros Arequipa (công suất hàng năm: 1,2 triệu tấn), sản xuất thép nhẹ (ví dụ, A36) để xây dựng; Thép Q355Q/Q420Q đặc trưng của cầu vẫn phụ thuộc 70% vào nhập khẩu (có nguồn gốc chủ yếu từ Gerdau của Brazil và Trung Quốc Baosteel). Để đảm bảo tuân thủ, chúng tôi thực hiện quy trình xác thực vật liệu bốn bước nghiêm ngặt:
Trình độ chuyên môn của nhà cung cấp: Chúng tôi chỉ hợp tác với các nhà cung cấp được chứng nhận theo tiêu chuẩn vật liệu của AS5100, yêu cầu họ cung cấp các báo cáo kiểm tra nhà máy (MTR) xác minh độ bền kéo, khả năng chống va đập (ở -30 ° C, quan trọng đối với mùa đông Andean) và thành phần hóa học (lưu huỳnh thấp và phốt pho để ngăn ngừa nếp nhăn).
Kiểm tra trước khi giao hàng: Trước khi vận chuyển đến Peru, các kỹ sư của chúng tôi thực hiện kiểm toán tại chỗ tại các cơ sở của nhà cung cấp (ví dụ: nhà máy São Paulo của Gerdau) để xác nhận quy trình sản xuất phù hợp với khoản 3 AS5100 (yêu cầu vật chất).
Thử nghiệm trong nhà: Khi đến nhà máy LIMA của chúng tôi, chúng tôi thực hiện thử nghiệm siêu âm (UT) để phát hiện các khiếm khuyết bên trong (ví dụ, lỗ rỗng trong các tấm thép) và kiểm tra độ bền kéo trên 5% mẫu để xác nhận cường độ năng suất. Đối với thép Q420Q được sử dụng trong dự án cầu Cusco Mountain 2023 của chúng tôi, tất cả các mẫu được thử nghiệm đều vượt quá ngưỡng 420 MPa, với cường độ năng suất trung bình là 435 MPa.
Tích hợp vật liệu cục bộ: Đối với các thành phần không chịu tải (ví dụ: làm cứng tấm boong), chúng tôi nguồn 50% thép nhẹ từ Aceros Arequipa. Điều này làm giảm thời gian nhập khẩu (từ 10 tuần xuống còn 3 tuần) và hỗ trợ luật nội dung địa phương của Peru (Luật số 30052), bắt buộc 30% sử dụng vật liệu trong nước trong các dự án cơ sở hạ tầng công cộng.
Hoạt động địa chấn của Peru (ví dụ: trận động đất M6.3 Lima 2019) và Đường hẹp đòi hỏi độ chính xác của việc chế tạo trước ngoài các yêu cầu cơ bản của AS5100. Nhà máy của chúng tôi sử dụng các máy cắt plasma CNC (độ chính xác 0,05mm) và hàn hồ quang ngập nước (SAW) để đảm bảo các phân đoạn chùm tia hoàn hảo trong quá trình lắp ráp tại chỗ để duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong các trận động đất. Kiểm soát quy trình chính bao gồm:
Thiết kế hàn địa chấn: Điều khoản AS5100 5.7 yêu cầu các mối hàn phải chịu được 1,5 lần tải trọng cắt thiết kế trong các khu vực địa chấn. Chúng tôi sử dụng các mối hàn tham quan đầy đủ của người Viking, cho tất cả các khớp chính, với độ dày cổ họng tối thiểu là 8 mm (so với tiêu chuẩn 6 mm) và xử lý nhiệt sau khi hàn (PWHT) ở 600 ° C để giảm căng thẳng dư. Đối với dự án cầu Arequipa năm 2022 của chúng tôi (nằm trong khu vực có tính thành phần cao), các mối hàn đã trải qua thử nghiệm hạt từ tính 100% (MPT) và thử nghiệm X quang 50% (RT) để đảm bảo không có vết nứt.
Phân đoạn mô -đun: Đường Andean của Peru thường có làn đường hẹp (3,5m) và độ dốc dốc (lên đến 18%), làm cho các phân đoạn chùm lớn không thực tế. Chúng tôi thiết kế các dầm hộp thép trong các phân đoạn mô -đun 18M (trọng lượng tối đa 22T) đủ để được vận chuyển bởi các xe tải 25T cục bộ (ví dụ: Scania p320) và đủ nhỏ để điều hướng các vòng quay trong khu vực Cusco. Điều này tương phản với các phân đoạn nguyên khối 40m được sử dụng ở các vùng phẳng, sẽ yêu cầu các xe kéo nặng chuyên dụng không có sẵn ở hầu hết các khu vực núi Peru.
Độ chính xác kích thước: AS5100 bắt buộc dung sai độ dài chùm tia là ± 2 mm và độ phẳng mặt bích là ± 1mm. Chúng tôi sử dụng các hệ thống căn chỉnh laser trong quá trình lắp ráp để đáp ứng các tiêu chuẩn này; Ví dụ, trong việc sản xuất dầm 40m-span cho cây cầu kết hợp Chimbote-Trujillo, độ lệch chiều dài trung bình chỉ là ± 0,8mm và độ phẳng mặt bích là ± 0,5mm, đảm bảo nối liền mạch tại chỗ mà không cần điều chỉnh tốn kém.
Khí hậu của Peru thay đổi mạnh mẽ: các vùng ven biển (ví dụ, Lima, Chimbote) có độ ẩm cao (80-90%) và xịt muối từ Thái Bình Dương, trong khi Tây Nguyên (ví dụ, Cusco, Puno) trải qua chu kỳ đông lạnh (nhiệt độ từ 10 ° C vào mùa đông đến 25 AS5100 đòi hỏi tuổi thọ thiết kế 50 năm cho các cấu trúc thép, vì vậy quá trình chống ăn mòn của chúng tôi được điều chỉnh theo các điều kiện này:
Vùng ven biển: Đối với những cây cầu gần đại dương (ví dụ: Cầu Chimbote-Trujillo), chúng tôi sử dụng hệ thống ba lớp:
Bắn nổ vào lớp SA3 (kim loại gần trắng) để loại bỏ tất cả các vết rỉ sét và quy mô nhà máy.
Một mồi epoxy giàu kẽm 120μm (cung cấp bảo vệ catốt chống ăn mòn muối).
Một lớp phủ polyurethane 200μm (chống phân hủy tia cực tím và xịt muối).
Chúng tôi cũng cài đặt các cực dương hiến tế kẽm trên các mặt dưới chùm tia, mở rộng bảo vệ ăn mòn trong 15 năm. Đối với cầu Chimbote-Trujillo, các xét nghiệm sau khi cài đặt cho thấy không có dấu hiệu ăn mòn sau 18 tháng, ngay cả ở các khu vực tiếp xúc với xịt muối hàng ngày.
Cao nguyên Andean: Đối với những cây cầu núi (ví dụ, cầu Cusco-Arquipa), chu kỳ đóng băng có thể làm hỏng thép không được bảo vệ. Chúng tôi thêm chất trám epoxy 50μm giữa lớp sơn lót và lớp phủ để ngăn nước vào và sử dụng sơn chống nhiệt độ thấp (được đánh giá là -40 ° C) để tránh bị nứt trong thời tiết lạnh. Trong dự án cầu Puno năm 2023 của chúng tôi, hệ thống này đã ngăn chặn thiệt hại sương giá trong mùa đông, khi nhiệt độ giảm xuống -8 ° C.
Bảo vệ đầu nối cắt: AS5100 yêu cầu đinh tán cắt (φ19-22mm) để chuyển tải giữa dầm thép và sàn bê tông. Chúng tôi mạ kẽm các đinh tán trước khi hàn và áp dụng một lớp nước sau khi uốn cong Epoxy từ khi thấm vào giao diện bê tông stud, một nguyên nhân phổ biến của sự cố tổng hợp ở các vùng mưa Andean.
Trước khi vận chuyển bất kỳ chùm hộp thép nào vào trang web dự án, chúng tôi tiến hành một quy trình kiểm tra toàn diện phù hợp với cả hai tiêu chuẩn quy định quốc gia AS5100 và Peru (do Bộ Giao thông vận tải và Truyền thông đặt ra, MTC):
Kiểm tra tải tĩnh: Chúng tôi đã chịu 7% dầm theo tải thiết kế 1,2x (mỗi điều khoản AS5100 6.2) bằng cách sử dụng giắc cắm thủy lực. Đối với một chùm tia kéo dài 30m được thiết kế cho tải trọng AS5100 lớp B (tổng trọng lượng xe 420kN), độ lệch tối đa cho phép là 10 mm; Các thử nghiệm của chúng tôi cho thấy độ lệch trung bình là 7,2mm, trong giới hạn.
Thử nghiệm mệt mỏi: Đối với những cây cầu có khối lượng giao thông cao (ví dụ: cầu vượt đô thị Lima), chúng tôi thực hiện 2 triệu chu kỳ tải (mô phỏng 25 năm lưu lượng truy cập) để kiểm tra khả năng chống mỏi. Các dầm đường vòng ngoài Lima 2022 của chúng tôi cho thấy không có sự lan truyền vết nứt sau khi thử nghiệm, xác nhận việc tuân thủ điều khoản AS5100 7 (tải trọng mệt mỏi).
Chứng nhận quy định: Mỗi chùm tia nhận được giấy chứng nhận tuân thủ của người Hồi giáo từ Viện Kỹ thuật Xây dựng Quốc gia Peru (INICIV) yêu cầu bắt buộc đối với các dự án được MTC phê duyệt. Giấy chứng nhận này bao gồm các báo cáo kiểm tra vật liệu, hồ sơ kiểm tra mối hàn và kết quả kiểm tra tải, đảm bảo tính minh bạch đầy đủ cho khách hàng và cơ quan quản lý.
Các vùng núi địa lý đa dạng của Peru, vùng đồng bằng ven biển, vùng thấp Amazon và các dòng sông lớn (ví dụ: Marañón, Ucayali), các giải pháp cầu nối phù hợp với nhu cầu kinh tế và môi trường cụ thể. Dựa trên hơn 15 dự án đã hoàn thành của chúng tôi tại Peru, cầu nối hộp thép AS5100 xuất sắc trong bốn trường ứng dụng cốt lõi, mỗi trường giải quyết các khoảng trống cơ sở hạ tầng quan trọng.
Dãy núi Andes chạy theo hướng bắc-nam qua Peru, chia đất nước thành các khu vực ven biển, Tây Nguyên và Amazon. Đường cao tốc núi (ví dụ, đường cao tốc Cusco-Arquipa, đường cao tốc Lima-Huánuco) rất quan trọng để vận chuyển khoáng sản (đồng, bạc, vàng của Peru Peru) và hàng hóa nông nghiệp (khoai tây, quinoa) đến cảng ven biển. Tuy nhiên, độ dốc dốc của chúng (lên đến 25%), các hẻm núi hẹp và hoạt động địa chấn làm cho các chùm bê tông truyền thống không thực tế. Các chùm hộp thép tuân thủ AS5100 của chúng tôi giải quyết những thách thức này:
Nhẹ cho vận chuyển núi: Chùm hộp thép 30m nặng ~ 65t, so với 180t đối với chùm bê tông có cùng một nhịp. Điều này cho phép chúng tôi sử dụng cần cẩu di động 50t (có sẵn ở vùng cao nguyên Peru) thay vì cần cẩu thu thập dữ liệu 200t, không thể truy cập các trang web từ xa. Ví dụ, dự án cầu Cusco-Arquipa năm 2023 của chúng tôi (trải dài trên một hẻm núi 50m) đã sử dụng ba cần cẩu di động để nâng các phân đoạn thép 18M, giảm 40% chi phí cho thuê thiết bị so với xây dựng bê tông.
Khả năng phục hồi địa chấn: Các điều khoản tải địa chấn của AS5100 (Flause 5.7) phù hợp với các mã địa chấn của Peru (E030). Chúng tôi thiết kế dầm núi với các kết nối linh hoạt (ví dụ, vòng bi cao su) cho phép chuyển động lên tới 100mm trong các trận động đất. Trong trận động đất Cusco 2023 M5.8, cây cầu đã hoàn thành của chúng tôi gần Ollantaytambo không bị thiệt hại về cấu trúc, trong khi một cây cầu bê tông gần đó yêu cầu sửa chữa 200.000 đô la.
Hỗ trợ giao thông khai thác nặng: Đường cao tốc Andean mang theo 60% vận chuyển hàng hóa khai thác của Peru, với xe tải trung bình 45T (vượt quá giới hạn pháp lý 38T do thực thi yếu). Chúng tôi thiết kế các chùm tia AS5100 Lớp B (tải trục tối đa 140KN) với hệ số tác động 1.3 (đối với các nhịp <20M) đối với các con đường núi thô làm tăng tác động của xe. Cây cầu khai thác Huancavelica 2022 của chúng tôi đã xử lý hơn 600 xe tải khai thác hàng ngày (ví dụ: Caterpillar 777F) mà không vượt quá giới hạn 1/300 của AS5100, được xác minh bằng cách kiểm tra hàng quý.
Bờ biển Thái Bình Dương của Peru là nơi có 60% dân số và các cảng quan trọng (ví dụ: Callao, Chimbote, Iquique). Những cây cầu ven biển phải đối mặt với hai thách thức chính: ăn mòn muối và lũ lụt theo mùa (từ các sự kiện El Niño). Các dầm hộp thép AS5100 của chúng tôi phù hợp với các điều kiện này:
Kháng ăn mòn: Như chi tiết trong Phần 1.3, hệ thống chống ăn mòn đặc hiệu ven biển của chúng tôi (mồi giàu kẽm + polyurethane topcoat + cực dương hiến tế) đảm bảo độ bền. Ví dụ, cây cầu truy cập cảng Callao 2021 đã phát hành 500m từ đại dương đã hoạt động trong ba năm mà không ăn mòn có thể nhìn thấy được, mặc dù phun muối hàng ngày. Điều này tương phản với một cây cầu bê tông cách xa 1km, yêu cầu sơn lại vào năm 2023 do thiệt hại muối.
Khả năng phục hồi lũ: Sự kiện El Niño (ví dụ: 2017) gây ra lũ lụt ven biển nghiêm trọng, những cây cầu bê tông chìm trong nhiều tuần. Khả năng chống lại thiệt hại nước (so với Spalling bê tông) làm cho nó trở nên lý tưởng. Cây cầu ven biển Chimbote 2022 của chúng tôi được thiết kế với bảng tự do 2M (mức lũ trên 100 năm) và dầm thép có thể chịu được 72 giờ chìm. Trong năm 2023 El Niño, cây cầu vẫn hoạt động, trong khi hai cây cầu bê tông trong khu vực đóng cửa trong 10 ngày.
Xây dựng nhanh: Các dự án truy cập cổng yêu cầu thời gian ngừng hoạt động tối thiểu để tránh làm gián đoạn thương mại. Các dầm hộp thép đúc sẵn giảm 50% thời gian xây dựng tại chỗ so với bê tông. Cầu truy cập cổng Callao (4 nhịp × 40m) mất 8 tháng để xây dựng thời gian của một cây cầu bê tông tương đương, việc giảm thiểu sự gián đoạn đối với các hoạt động của cảng (xử lý 70% nhập khẩu của Peru).
Lima, thủ đô của Peru (dân số: 11 triệu), bị tắc nghẽn giao thông nghiêm trọng với tốc độ trung bình 12km/h trong giờ cao điểm. Những cây cầu nâng cao là cần thiết để mở rộng công suất, nhưng các hạn chế về không gian đất và tiếng ồn hạn chế ủng hộ dầm hộp thép:
Cấu hình mảnh khảnh: dầm hộp thép có mặt cắt nhỏ hơn (chiều cao 1,8m so với 2,5m đối với bê tông) cho cùng công suất tải. Phần Bỏ qua phía Bắc Lima năm 2022 của chúng tôi (12km, khoảng 30m) đã sử dụng dầm hộp thép làm giảm chiều rộng của cây cầu xuống 1,5m không gian rộng 1,5m cho lối đi bộ và làn đường dành cho xe đạp, một yêu cầu chính của kế hoạch di động đô thị bền vững của Lima 2021-2030.
Xây dựng tiếng ồn thấp: Tiền chế trong nhà máy Lima của chúng tôi giảm thiểu hàn tại chỗ (một nguồn tiếng ồn chính). Trong dự án Bypass phía Bắc, chúng tôi đã tiến hành các bài kiểm tra tiếng ồn cho thấy 62dB (so với 88dB để xây dựng bê tông). Điều này rất quan trọng đối với các phần của cây cầu đi qua các khu dân cư dày đặc như Los Olivos.
Khả năng kháng mỏi: Các điều khoản tải trọng mệt mỏi của AS5100 (Điều 7) rất cần thiết cho các cầu đô thị với khối lượng giao thông cao (hơn 15.000 xe/ngày). Các chùm tia phía bắc, được thiết kế cho 2 triệu chu kỳ tải, đã hoạt động trong hai năm mà không có vết nứt liên quan đến mệt mỏi nào được xác nhận bởi sự kiểm tra năm 2024 của chúng tôi bằng cách sử dụng thử nghiệm hình ảnh dựa trên máy bay không người lái.
Ngành công nghiệp khai thác của Peru (đóng góp 12% GDP) phụ thuộc vào việc vận chuyển khoáng sản hiệu quả từ các mỏ Andean đến các cảng ven biển. Đường cao tốc kết hợp các cây cầu tích hợp vận chuyển đường và đường sắt, giảm chi phí chuyển tuyến. Công suất tải và hiệu quả cấu trúc của AS5100 Box Hộp thép làm cho chúng trở thành lựa chọn khả thi duy nhất cho các dự án này. Dự án hàng đầu của chúng tôi, Cầu đường đường cao tốc đường cao tốc Chimbote-Trujillo (hoàn thành vào năm 2023).
AS5100 là một tiêu chuẩn được công nhận trên toàn cầu cho các cây cầu thép và composite, với các điều khoản tải xe được thiết kế để xử lý giao thông lớn, tác động năng động và địa hình khắc nghiệt, khiến nó phù hợp với đường cao tốc trên núi Andean của Peru. Là một nhà thầu được INICIV chứng nhận để thực hiện AS5100, chúng tôi có kinh nghiệm sâu sắc trong việc điều chỉnh các yêu cầu cốt lõi của nó đối với các điều kiện giao thông cụ thể của Peru (ví dụ: xe tải khai thác quá tải, đường núi thô).
Các điều khoản tải xe của AS5100 (khoản 4) được cấu trúc để giải quyết tải trọng tĩnh, năng động và mệt mỏi, tất cả đều quan trọng đối với cơ sở hạ tầng miền núi của Peru. Các thành phần chính bao gồm:
3.1.1 Phân loại tải xe
AS5100 xác định hai lớp xe chính, với lớp B có liên quan nhất với Peru:
Lớp A: Xe hạng nhẹ (Gross Gross trọng lượng 4,5T) - Được thiết kế cho các con đường đô thị với giao thông lớn tối thiểu (ví dụ, khu dân cư của Lima). Chúng tôi sử dụng Hạng A chỉ với 10% các dự án Peru của chúng tôi, chủ yếu ở các khu vực đô thị có lưu lượng truy cập thấp.
Lớp B: Xe hạng nặng (Tối đa tổng trọng lượng 420KN, tải trục 140KN) - dành cho hành lang vận chuyển hàng hóa và đường cao tốc nông thôn. Ở các khu vực Andean của Peru, 75% giao thông đường cao tốc bao gồm các phương tiện tương đương hạng B, bao gồm xe tải khai thác (ví dụ: Komatsu HD785-7 với công suất 90t) và xe kéo nông nghiệp. Chúng tôi sử dụng loại B làm tải trọng cơ sở cho tất cả các cầu nối núi, với hệ số an toàn 1.2 để tính đến các xe tải quá tải (phổ biến ở Peru do thực thi trọng lượng hạn chế tại các trạm kiểm soát núi).
3.1.2 Tải trọng làn đường và các yếu tố tác động
AS5100 chỉ định tải làn đường là sự kết hợp của tải trọng phân phối đồng đều (UDL) và tải trọng tập trung, chúng tôi thích nghi với những con đường núi của Peru:
UDL: 10KN/m cho tất cả các làn đường - tài khoản cho nhiều phương tiện đi du lịch đồng thời. Đối với các đường cao tốc trên núi có làn đường hẹp (3,5m), chúng tôi tăng UDL lên 12kn/m để phản ánh khoảng cách xe chặt chẽ hơn.
Tải trọng tập trung: 30kN cho các làn đơn, 20kN cho nhiều làn - mô phỏng tải trọng trục nặng từ xe tải khai thác. Trong dự án cầu khai thác Huancavelica, chúng tôi đã sử dụng tải trọng tập trung 35kN để giải thích cho các trục cực kỳ nặng của xe tải Caterpillar 777F.
Các yếu tố tác động (IF): AS5100 yêu cầu nếu được áp dụng cho tải trọng xe để giải thích các tác động động từ những con đường gồ ghề. Đối với đường cao tốc núi của Peru, nơi mà các ổ gà và vỉa hè không đồng đều là phổ biến, chúng tôi sử dụng các giá trị IF của AS5100 dựa trên độ dài nhịp:
If = 1,3 cho các nhịp <20m (phổ biến trong các hẻm núi núi hẹp).
If = 1,1 cho các nhịp 20-50m.
If = 1.0 cho nhịp> 50m.
Ví dụ, cầu Ollantaytambo 2023 của chúng tôi (nhịp 18m) được sử dụng if = 1.3, đảm bảo nó có thể chịu được tải trọng thêm từ các xe tải đâm vào ổ gà ở cách tiếp cận cây cầu, một sự xuất hiện thường xuyên trong mùa mưa Andean.
3.1.3 Quy định về tải trọng mệt mỏi
AS5100 yêu cầu các cây cầu phải được thiết kế cho 2 triệu chu kỳ tải (mô phỏng 20-30 năm lưu lượng truy cập) để ngăn chặn sự cố mệt mỏi, một sự xem xét quan trọng đối với những cây cầu núi của Peru, nơi xe tải di chuyển chậm (15-20km/h) và áp dụng tải lặp lại. Chúng tôi sử dụng mô hình tải trọng mệt mỏi của AS5100 (Điều 7.3): một chiếc xe tải tiêu chuẩn của người Hồi giáo với ba trục (80KN, 140KN, 80KN) cách nhau 3,5m. Đối với dự án cầu Cusco-Arquipa của chúng tôi, chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm mệt mỏi trên các mối hàn và đinh tán cắt, xác nhận họ có thể chịu được 2 triệu chu kỳ mà không lan truyền vết nứt. Điều này rất cần thiết cho những cây cầu núi, thường ở vùng xa xôi (ví dụ, Puno) nơi bảo trì khó khăn và tốn kém.
3.1.4 Tích hợp tải môi trường
AS5100 tích hợp tải trọng môi trường (gió, nhiệt độ, địa chấn) với tải trọng xe CRITICS cho dãy núi Andean của Peru:
Tải trọng gió: Đèo núi (ví dụ: Abra La Raya, độ cao 4.335m) trải nghiệm những cơn gió mạnh (lên tới 120km/h). Chúng tôi sử dụng các hệ số tải gió của AS5100 (điều 8.2) để thiết kế giằng chùm tia, ngăn ngừa sự mất ổn định bên. Đối với cầu ABRA La Raya năm 2022, chúng tôi đã thêm bộ làm lệch gió để giảm lực cản, đảm bảo chùm tia có thể chịu được các cơn gió 110km/h.
Tải nhiệt độ: Nhiệt độ Andean thay đổi 30 ° C (từ -10 ° C vào ban đêm đến 20 ° C vào ban ngày), gây ra sự giãn nở nhiệt. AS5100 yêu cầu các khớp mở rộng cứ sau 40m đối với dầm hộp thép, chúng tôi lắp đặt các khớp mở rộng neoprene (có nguồn gốc từ nhà cung cấp dựa trên Lima, cao su Inca) chứa 60mm chuyển động, ngăn chặn sự vênh chùm.
Những cây cầu miền núi của Peru phải đối mặt với những thách thức độc đáo: xe tải khai thác quá tải, hoạt động địa chấn, địa hình gồ ghề và truy cập bảo trì hạn chế. Các điều khoản của AS5100 trực tiếp giải quyết các điều này, làm cho nó vượt trội so với tiêu chuẩn quốc gia cũ của Peru (Norma E030-2008), thiếu hướng dẫn về sự mệt mỏi và tải trọng chi tiết. Kinh nghiệm thực tế của chúng tôi làm nổi bật ba lợi thế chính:
3.2.1 An toàn cho lưu lượng khai thác quá tải
Khai thác là xương sống kinh tế của Peru và xe tải quá tải là phổ biến 40% xe tải khai thác vượt quá giới hạn pháp lý 38T (Viện khai thác Peru, 2023). Tải trọng lớp B của AS5100 (420KN) với hệ số an toàn 1.2 cung cấp bộ đệm quan trọng. Ví dụ, cây cầu khai thác Huancavelica 2022 của chúng tôi được thiết kế cho 504KN (420KN × 1.2) và đã xử lý an toàn các xe tải Komatsu 90t (phổ biến trong khu vực) mà không vượt quá giới hạn khoảng 1/300 của AS5100. Điều này tương phản với một cây cầu bê tông gần đó được xây dựng cho Norma E030-2008, đã phát triển các vết nứt vào năm 2023 sau khi tiếp xúc nhiều lần với xe tải 90t.
3.2.2 Giảm nhu cầu bảo trì
Cầu núi ở Peru thường cách các thành phố lớn hơn 100 km (ví dụ: Cầu đường cao tốc Puno-Tacna), khiến việc bảo trì thường xuyên trở nên đắt đỏ và thách thức về mặt logic. Các điều khoản mệt mỏi và ăn mòn của AS5100 mở rộng tuổi thọ dịch vụ, giảm tần suất bảo trì. Cầu Abancay 2019 của chúng tôi chỉ yêu cầu hai lần kiểm tra nhỏ (so với sửa chữa hàng năm cho một cây cầu bê tông liền kề), tiết kiệm MTC ~ 150.000 đô la hàng năm. Vào năm 2024, chúng tôi đã tiến hành kiểm tra máy bay không người lái và không tìm thấy vết nứt ăn mòn hoặc mệt mỏi nào xác nhận khả năng của AS5100 để giảm chi phí vòng đời.
3.2.3 Khả năng thích ứng với các ràng buộc địa chấn và địa hình
Vùng Andean của Peru là một trong những hoạt động địa chấn nhất trên thế giới và địa hình núi đòi hỏi những cây cầu phải đi theo những con dốc cao. Hướng dẫn thiết kế linh hoạt của AS5100 cho phép chúng tôi tùy chỉnh dầm hộp thép cho các điều kiện này. Ví dụ, một cây cầu năm 2023 trong Thung lũng Apurímac yêu cầu một nhịp 30m với độ dốc 7 ° để đi theo sườn đồi. Sử dụng các điều khoản thiết kế chùm tia nghiêng của AS5100 (Điều 5.6), chúng tôi đã điều chỉnh mặt cắt ngang của chùm tia để phân phối tải đều, đảm bảo an toàn cấu trúc trong khi giảm thiểu công trình đất (tiết kiệm 30% chi phí xây dựng). Trong trận động đất Apurímac năm 2023 M5.2, cây cầu vẫn ổn định, chỉ có thiệt hại mỹ phẩm nhỏ.
Là một nhà thầu hoạt động tại Peru, chúng tôi đã xác định được bốn đặc điểm chính của các ứng dụng chùm hộp thép, được định hình bởi nhu cầu địa phương, chuỗi cung ứng, chính sách và giá cả.
Nhu cầu chùm tia thép của Peru chủ yếu được thúc đẩy bởi hai yếu tố: nhu cầu vận chuyển hiệu quả của ngành khai thác và các kế hoạch mở rộng cơ sở hạ tầng của chính phủ.
Nhu cầu của ngành khai thác: Peru là nhà sản xuất đồng lớn thứ hai trên thế giới và là nhà sản xuất bạc lớn thứ ba. Các công ty khai thác (ví dụ, BHP, Anglo American) yêu cầu các cây cầu bền để vận chuyển khoáng sản từ mỏ Andean đến các cảng ven biển. Phân tích thị trường năm 2024 của chúng tôi cho thấy 60% các dự án Peru của chúng tôi có liên quan đến khai thác, bao gồm Cầu khai thác Huancavelica và cây cầu kết hợp Chimbote-Trujillo. Ví dụ, mỏ đồng Quellaveco của Anglo American (lớn nhất của Peru) đã ký hợp đồng với chúng tôi để xây dựng ba cây cầu chùm hộp thép vào năm 2023, trích dẫn khả năng xử lý lưu lượng khai thác nặng của AS5100.
Kế hoạch cơ sở hạ tầng của chính phủ: Kế hoạch cơ sở hạ tầng quốc gia của chính phủ Peru 2021-2025, phân bổ 45 tỷ đô la cho các dự án vận tải, với 8 tỷ đô la dành cho các cây cầu. Một trọng tâm quan trọng là kết nối các cộng đồng nông thôn Andean với các trung tâm đô thị, dự án cầu Cusco-Arquipa 2022, được tài trợ bởi MTC, giảm thời gian di chuyển giữa hai thành phố 3 giờ, mang lại lợi ích cho 200.000 cư dân nông thôn. Ngoài ra, chương trình đầu tư tư nhân của chính phủ vào cơ sở hạ tầng (PIA) khuyến khích PPP, chúng tôi hiện đang hợp tác với một công ty xây dựng Peru (Graña y Montero) trong một dự án đường cao tốc nâng cao 200 triệu đô la ở Lima, sử dụng dầm hộp thép AS5100.
Chuỗi cung ứng của Peru cho dầm hộp thép phải đối mặt với hai thách thức chính: sản xuất thép cao cấp trong nước và vận chuyển khó khăn đến các địa điểm từ xa. Chúng tôi đã giải quyết những điều này với các chiến lược được nhắm mục tiêu:
Sự phụ thuộc nguyên liệu thô: Như đã lưu ý trước đó, 70% thép cấp cầu được nhập khẩu. Để giảm thiểu rủi ro cung cấp (ví dụ: tăng giá thép toàn cầu 2022 là 20%), chúng tôi duy trì hàng tồn kho 4 tháng của thép Q355Q/Q420Q tại kho Lima của chúng tôi và đã ký thỏa thuận cung cấp 5 năm với Gerdau (Brazil) và Baosteel (Trung Quốc). Điều này đảm bảo giá cả ổn định và tránh sự chậm trễ của các dự án chính phủ với thời hạn nghiêm ngặt.
Giao thông đến các địa điểm trên núi: Vận chuyển dầm hộp thép đến vùng Andean rất phức tạp về mặt logic. Ví dụ, vận chuyển một phân đoạn 18M đến Cusco cần 4 ngày đi lại (so với 1 ngày đến Lima), với nhiều điểm dừng để điều hướng các con đường hẹp. Các giải pháp của chúng tôi bao gồm:
Thiết kế mô -đun: Các phân đoạn 18M phù hợp với xe tải địa phương (so với 40 triệu phân đoạn yêu cầu rơ moóc chuyên dụng).
Các tuyến giao thông thay thế: Đối với các dự án ở miền nam Andes (ví dụ, Arequipa), chúng tôi sử dụng đường cao tốc Pan-American (có làn đường rộng hơn) thay vì những con đường núi nhỏ hơn, giảm thời gian di chuyển thêm 2 ngày.
Lưu trữ tại chỗ: Chúng tôi thiết lập các sân lưu trữ tạm thời gần các địa điểm dự án núi (ví dụ: Ollantaytambo) để tránh sự chậm trễ từ việc đóng cửa đường liên quan đến thời tiết (phổ biến trong các mùa mưa Andean).
Quan hệ đối tác nhà cung cấp địa phương: Chúng tôi làm việc với các nhà cung cấp Peru cho các thành phần không phải bằng thép (ví dụ: tập hợp bê tông, bu lông, lớp phủ) để giảm chi phí và hỗ trợ ngành công nghiệp địa phương. Ví dụ, chúng tôi lấy các tập hợp bê tông từ một mỏ đá ở Huaral (60km từ Lima) và bu lông từ một nhà sản xuất dựa trên LIMA (Fastener Inca) giảm 15%chi phí vật liệu.
Môi trường chính sách của Peru ngày càng trở nên thuận lợi cho các cầu chùm hộp thép AS5100, được điều khiển bởi sự tập trung vào chất lượng cơ sở hạ tầng và nội dung địa phương:
Công nhận tiêu chuẩn: Năm 2020, Iniciv chính thức được AS5100 công nhận là một giải pháp thay thế cho Norma E030-2008 cho các cầu thép và tổng hợp, trích dẫn các điều khoản mệt mỏi và địa chấn vượt trội. Các chùm tia của chúng tôi được chứng nhận bởi Iniciv, đảm bảo tuân thủ các yêu cầu MTC cho các dự án công cộng. Ví dụ, cây cầu kết hợp với Chimbote-Trujillo cần có chứng nhận AS5100 của Iniciv để nhận tài trợ của chính phủ.
Luật nội dung địa phương: Luật số 30052 bắt buộc 30% tài liệu trong nước và sử dụng lao động trong các dự án cơ sở hạ tầng công cộng. Chúng tôi đáp ứng yêu cầu này bằng cách tìm nguồn cung ứng 50% vật liệu không phải bằng thép tại địa phương và tuyển dụng 80% lao động địa phương (được đào tạo trong nhà máy Lima của chúng tôi). Đối với Dự án Cusco-Arquipa Bridge, chúng tôi đã hợp tác với Đại học Quốc gia Cusco để đào tạo 60 thợ hàn địa phương, 35 người hiện đang làm việc toàn thời gian tại nhà máy Lima của chúng tôi.
Ưu đãi PPP: Chương trình PIA cung cấp các ngày lễ thuế (tối đa 10 năm) và giảm thuế đối với các nhà thầu nước ngoài đầu tư vào năng lực địa phương. Chúng tôi đã tận dụng các ưu đãi này để mở rộng nhà máy Lima của chúng tôi (tăng 50% năng lực vào năm 2023) và đào tạo công nhân địa phương, tăng cường vị thế của chúng tôi trong thị trường Peru.
Các dầm hộp thép có chi phí ban đầu cao hơn so với cụ thể nhưng chi phí vòng đời thấp hơn là một điểm bán hàng quan trọng ở Peru, nơi ngân sách của chính phủ bị hạn chế.
Thành phần chi phí: Đối với một cây cầu nhịp 30m, dầm hộp thép có giá ~ 60.000 đô la mỗi nhịp, so với 45.000 đô la cho bê tông. Tuy nhiên, tuổi thọ thiết kế 50 năm của Steel (so với 30 năm cho bê tông) và chi phí bảo trì thấp hơn ($ 1,500/năm so với $ 4.000/năm cho bê tông) dẫn đến chi phí vòng đời thấp hơn 35%. Ví dụ, cây cầu kết hợp Chimbote-Trujillo (10 nhịp × 40m) có chi phí vòng đời 50 năm dự kiến là 12 triệu đô la, so với 18 triệu đô la cho một giải pháp thay thế cụ thể.
Chiến lược tối ưu hóa chi phí: Chúng tôi giảm chi phí bằng cách:
Mua hàng loạt: Khối lượng mua thép hàng năm của chúng tôi (15.000 tấn) cho phép chúng tôi đàm phán giảm giá 12% với các nhà cung cấp, chuyển tiền tiết kiệm cho khách hàng.
Xây dựng hiệu quả: Tiền chế giảm 40% chi phí lao động tại chỗ so với bê tông. Đối với dự án Bypass phía Bắc Lima, điều này đã tiết kiệm được 2 triệu đô la chi phí lao động.
Kỹ thuật giá trị: Chúng tôi tối ưu hóa các thiết kế chùm tia để giảm sử dụng vật liệu mà không ảnh hưởng đến việc tuân thủ AS5100. Ví dụ, chúng tôi sử dụng các tấm web mỏng hơn (12 mm so với 14mm) ở các khu vực căng thẳng thấp, giảm 8% mức tiêu thụ thép mỗi chùm.
Cây cầu kết hợp đường cao tốc đường cao tốc Chimbote-Trujillo, hoàn thành vào năm 2023, là cây cầu kết hợp lớn đầu tiên của Peru sử dụng dầm hộp thép tuân thủ AS5100. Là nhà thầu chính, chúng tôi đã thiết kế, sản xuất và cài đặt các chùm tia cung cấp một dự án đã chuyển đổi hậu cần khai thác và kết nối khu vực giữa các khu vực Ancash và La Libertad.
Nằm cách Chimbote (vùng Ancash) 20km về phía nam, cây cầu kéo dài sông Santa, một tuyến đường thủy lớn trước đây đã tách cảng của Chimbote (cảng khai thác lớn thứ hai của Peru) khỏi các trung tâm khai thác và nông nghiệp của Trujillo. Trước cầu, hàng hóa phải được dỡ xuống từ xe tải và tải lại lên các chuyến tàu tại sân đường sắt của Chimbote, một quá trình mất 2-3 ngày và tăng chi phí vận chuyển lên 45%. MTC đã ủy quyền cho cây cầu tích hợp giao thông đường bộ và đường sắt, phù hợp với mục tiêu của kế hoạch cơ sở hạ tầng quốc gia là giảm 20% chi phí hậu cần vào năm 2025. Dự án được tài trợ thông qua PPP giữa chính phủ Peru và một tập đoàn của công ty chúng tôi, Graña y Montero (Peru).
Chúng tôi đã thiết kế cây cầu để đáp ứng cả hai tiêu chuẩn AS5100 (Highway) và ARema (Hiệp hội kỹ thuật và bảo trì đường sắt của Mỹ), với dầm hộp thép là yếu tố cấu trúc cốt lõi:
Cấu hình nhịp: 5 nhịp chính (mỗi lần 40m) + 2 khoảng cách tiếp cận (30m mỗi nhịp) - Tổng chiều dài 380m. Các nhịp chính sử dụng dầm hộp thép đơn bào (chiều cao 2,0m × chiều rộng 14m) để hỗ trợ 2 làn đường cao tốc (tải AS5100 Class B) và 1 đường ray đường sắt tiêu chuẩn (tải trọng lớp E ARema cho tàu chở hàng 100T).
Vật liệu: Thép Q420Q cho các chùm chính (để xử lý tải trọng đường sắt cao tốc kết hợp) và thép Q355Q cho các thành phần thứ cấp. Các đinh tán cắt (φ22mm) đã được sử dụng để kết nối các dầm thép với sàn bê tông cốt thép dày 200mm.
Chống ăn mòn: Với sự gần gũi của cây cầu với Thái Bình Dương (10km từ cảng của Chimbote), chúng tôi đã sử dụng hệ thống ba lớp đặc trưng cho ven biển của chúng tôi: bắn nổ vào loại SA3, lớp mồi epoxy giàu kẽm 120μm, 200μm polyurethane topcoat và kẽm.
Sản xuất: Tất cả các dầm được đúc sẵn tại nhà máy Lima của chúng tôi bằng cách sử dụng cắt CNC và hàn cưa robot. Mỗi phân đoạn 18M (trọng lượng 24T) trải qua thử nghiệm UT/MPT và thử nghiệm tải tĩnh trước khi giao hàng. Chúng tôi đã sản xuất tổng cộng 25 phân khúc, với thời gian sản xuất trung bình là 5 ngày cho mỗi phân đoạn.
Dự án phải đối mặt với
Như một hàng đầusản xuất chùm hộp thép Và doanh nghiệp xây dựng với hơn năm năm kinh nghiệm trên mặt đất ở Peru, chúng tôi đã chứng kiến tận mắt cách AS5100 (Tiêu chuẩn Úc về cầu thép và composite)-Cầu hộp thép hình thành giải quyết các thách thức cơ sở hạ tầng cấp bách nhất của đất nước. Địa lý của Peru, được thống nhất bởi dãy núi Andes (bao gồm 25% lãnh thổ của nó), đường bờ biển Thái Bình Dương dài 2.400km và vùng đất thấp phía đông của lưu vực Amazon, tạo ra các nhu cầu duy nhất cho các cấu trúc cầu: họ phải chịu được giao thông khai thác nặng, thời tiết núi cao, ăn mòn ven biển. Các chùm bê tông cốt thép truyền thống, trong khi phổ biến ở các khu vực vùng thấp, đấu tranh để đáp ứng những nhu cầu này thường bị nứt ở khu vực địa chấn, xây dựng chậm ở những ngọn núi xa xôi và ăn mòn độ ẩm ven biển.
Ngược lại, các cầu nối hộp thép tiêu chuẩn AS5100, ngược lại, tỷ lệ trọng lượng-trọng lượng cao của thép, hiệu quả tiền chế và độ bền để vượt qua các rào cản này. Trong bài viết này, chúng tôi dựa trên danh mục các dự án đã hoàn thành của chúng tôi (bao gồm Cầu Chimbote-Trujillo Highway-Railway Bridge và Cusco-Arquipa Mountain Highway Bridges) để chi tiết các yêu cầu về sản xuất của Peru. Xu hướng trong công nghệ và nội địa hóa. Mục tiêu của chúng tôi là chứng minh làm thế nào những cây cầu này không chỉ là các giải pháp cấu trúc, mà là các chất xúc tác cho sự phát triển kinh tế của Peru, kết nối các trung tâm khai thác đến các cảng, cộng đồng nông thôn đến các trung tâm đô thị và giảm chi phí hậu cần đã cản trở từ lâu.
Việc sản xuất dầm hộp thép liên kết AS5100 ở Peru đòi hỏi phải cân bằng các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt của tiêu chuẩn với các ràng buộc cục bộ: sản xuất thép cao cấp trong nước, đầy thách thức vận chuyển đến các khu vực núi xa, hoạt động địa chấn (Peru nằm trên vòng lửa Thái Bình Dương) và phun muối ven biển. Nhà máy chế tạo sẵn dựa trên LIMA của chúng tôi đã được thiết lập vào năm 2019 với công suất hàng năm là 12.000 tấn, đã tinh chỉnh một quy trình công việc giải quyết các thách thức này trong khi đảm bảo mọi chùm tia đáp ứng tải trọng, độ chính xác và độ bền của AS5100.
AS5100 chỉ định thép cấp cầu với cường độ năng suất tối thiểu là 355 MPa (Q355q) cho các thành phần chung và 420 MPa (Q420q) cho các khu vực căng thẳng cao (ví dụ, các mặt bích của chùm tia trong các lần cắt dài sóng dài). Ngành công nghiệp thép trong nước của Peru do các công ty như Aceros Arequipa (công suất hàng năm: 1,2 triệu tấn), sản xuất thép nhẹ (ví dụ, A36) để xây dựng; Thép Q355Q/Q420Q đặc trưng của cầu vẫn phụ thuộc 70% vào nhập khẩu (có nguồn gốc chủ yếu từ Gerdau của Brazil và Trung Quốc Baosteel). Để đảm bảo tuân thủ, chúng tôi thực hiện quy trình xác thực vật liệu bốn bước nghiêm ngặt:
Trình độ chuyên môn của nhà cung cấp: Chúng tôi chỉ hợp tác với các nhà cung cấp được chứng nhận theo tiêu chuẩn vật liệu của AS5100, yêu cầu họ cung cấp các báo cáo kiểm tra nhà máy (MTR) xác minh độ bền kéo, khả năng chống va đập (ở -30 ° C, quan trọng đối với mùa đông Andean) và thành phần hóa học (lưu huỳnh thấp và phốt pho để ngăn ngừa nếp nhăn).
Kiểm tra trước khi giao hàng: Trước khi vận chuyển đến Peru, các kỹ sư của chúng tôi thực hiện kiểm toán tại chỗ tại các cơ sở của nhà cung cấp (ví dụ: nhà máy São Paulo của Gerdau) để xác nhận quy trình sản xuất phù hợp với khoản 3 AS5100 (yêu cầu vật chất).
Thử nghiệm trong nhà: Khi đến nhà máy LIMA của chúng tôi, chúng tôi thực hiện thử nghiệm siêu âm (UT) để phát hiện các khiếm khuyết bên trong (ví dụ, lỗ rỗng trong các tấm thép) và kiểm tra độ bền kéo trên 5% mẫu để xác nhận cường độ năng suất. Đối với thép Q420Q được sử dụng trong dự án cầu Cusco Mountain 2023 của chúng tôi, tất cả các mẫu được thử nghiệm đều vượt quá ngưỡng 420 MPa, với cường độ năng suất trung bình là 435 MPa.
Tích hợp vật liệu cục bộ: Đối với các thành phần không chịu tải (ví dụ: làm cứng tấm boong), chúng tôi nguồn 50% thép nhẹ từ Aceros Arequipa. Điều này làm giảm thời gian nhập khẩu (từ 10 tuần xuống còn 3 tuần) và hỗ trợ luật nội dung địa phương của Peru (Luật số 30052), bắt buộc 30% sử dụng vật liệu trong nước trong các dự án cơ sở hạ tầng công cộng.
Hoạt động địa chấn của Peru (ví dụ: trận động đất M6.3 Lima 2019) và Đường hẹp đòi hỏi độ chính xác của việc chế tạo trước ngoài các yêu cầu cơ bản của AS5100. Nhà máy của chúng tôi sử dụng các máy cắt plasma CNC (độ chính xác 0,05mm) và hàn hồ quang ngập nước (SAW) để đảm bảo các phân đoạn chùm tia hoàn hảo trong quá trình lắp ráp tại chỗ để duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong các trận động đất. Kiểm soát quy trình chính bao gồm:
Thiết kế hàn địa chấn: Điều khoản AS5100 5.7 yêu cầu các mối hàn phải chịu được 1,5 lần tải trọng cắt thiết kế trong các khu vực địa chấn. Chúng tôi sử dụng các mối hàn tham quan đầy đủ của người Viking, cho tất cả các khớp chính, với độ dày cổ họng tối thiểu là 8 mm (so với tiêu chuẩn 6 mm) và xử lý nhiệt sau khi hàn (PWHT) ở 600 ° C để giảm căng thẳng dư. Đối với dự án cầu Arequipa năm 2022 của chúng tôi (nằm trong khu vực có tính thành phần cao), các mối hàn đã trải qua thử nghiệm hạt từ tính 100% (MPT) và thử nghiệm X quang 50% (RT) để đảm bảo không có vết nứt.
Phân đoạn mô -đun: Đường Andean của Peru thường có làn đường hẹp (3,5m) và độ dốc dốc (lên đến 18%), làm cho các phân đoạn chùm lớn không thực tế. Chúng tôi thiết kế các dầm hộp thép trong các phân đoạn mô -đun 18M (trọng lượng tối đa 22T) đủ để được vận chuyển bởi các xe tải 25T cục bộ (ví dụ: Scania p320) và đủ nhỏ để điều hướng các vòng quay trong khu vực Cusco. Điều này tương phản với các phân đoạn nguyên khối 40m được sử dụng ở các vùng phẳng, sẽ yêu cầu các xe kéo nặng chuyên dụng không có sẵn ở hầu hết các khu vực núi Peru.
Độ chính xác kích thước: AS5100 bắt buộc dung sai độ dài chùm tia là ± 2 mm và độ phẳng mặt bích là ± 1mm. Chúng tôi sử dụng các hệ thống căn chỉnh laser trong quá trình lắp ráp để đáp ứng các tiêu chuẩn này; Ví dụ, trong việc sản xuất dầm 40m-span cho cây cầu kết hợp Chimbote-Trujillo, độ lệch chiều dài trung bình chỉ là ± 0,8mm và độ phẳng mặt bích là ± 0,5mm, đảm bảo nối liền mạch tại chỗ mà không cần điều chỉnh tốn kém.
Khí hậu của Peru thay đổi mạnh mẽ: các vùng ven biển (ví dụ, Lima, Chimbote) có độ ẩm cao (80-90%) và xịt muối từ Thái Bình Dương, trong khi Tây Nguyên (ví dụ, Cusco, Puno) trải qua chu kỳ đông lạnh (nhiệt độ từ 10 ° C vào mùa đông đến 25 AS5100 đòi hỏi tuổi thọ thiết kế 50 năm cho các cấu trúc thép, vì vậy quá trình chống ăn mòn của chúng tôi được điều chỉnh theo các điều kiện này:
Vùng ven biển: Đối với những cây cầu gần đại dương (ví dụ: Cầu Chimbote-Trujillo), chúng tôi sử dụng hệ thống ba lớp:
Bắn nổ vào lớp SA3 (kim loại gần trắng) để loại bỏ tất cả các vết rỉ sét và quy mô nhà máy.
Một mồi epoxy giàu kẽm 120μm (cung cấp bảo vệ catốt chống ăn mòn muối).
Một lớp phủ polyurethane 200μm (chống phân hủy tia cực tím và xịt muối).
Chúng tôi cũng cài đặt các cực dương hiến tế kẽm trên các mặt dưới chùm tia, mở rộng bảo vệ ăn mòn trong 15 năm. Đối với cầu Chimbote-Trujillo, các xét nghiệm sau khi cài đặt cho thấy không có dấu hiệu ăn mòn sau 18 tháng, ngay cả ở các khu vực tiếp xúc với xịt muối hàng ngày.
Cao nguyên Andean: Đối với những cây cầu núi (ví dụ, cầu Cusco-Arquipa), chu kỳ đóng băng có thể làm hỏng thép không được bảo vệ. Chúng tôi thêm chất trám epoxy 50μm giữa lớp sơn lót và lớp phủ để ngăn nước vào và sử dụng sơn chống nhiệt độ thấp (được đánh giá là -40 ° C) để tránh bị nứt trong thời tiết lạnh. Trong dự án cầu Puno năm 2023 của chúng tôi, hệ thống này đã ngăn chặn thiệt hại sương giá trong mùa đông, khi nhiệt độ giảm xuống -8 ° C.
Bảo vệ đầu nối cắt: AS5100 yêu cầu đinh tán cắt (φ19-22mm) để chuyển tải giữa dầm thép và sàn bê tông. Chúng tôi mạ kẽm các đinh tán trước khi hàn và áp dụng một lớp nước sau khi uốn cong Epoxy từ khi thấm vào giao diện bê tông stud, một nguyên nhân phổ biến của sự cố tổng hợp ở các vùng mưa Andean.
Trước khi vận chuyển bất kỳ chùm hộp thép nào vào trang web dự án, chúng tôi tiến hành một quy trình kiểm tra toàn diện phù hợp với cả hai tiêu chuẩn quy định quốc gia AS5100 và Peru (do Bộ Giao thông vận tải và Truyền thông đặt ra, MTC):
Kiểm tra tải tĩnh: Chúng tôi đã chịu 7% dầm theo tải thiết kế 1,2x (mỗi điều khoản AS5100 6.2) bằng cách sử dụng giắc cắm thủy lực. Đối với một chùm tia kéo dài 30m được thiết kế cho tải trọng AS5100 lớp B (tổng trọng lượng xe 420kN), độ lệch tối đa cho phép là 10 mm; Các thử nghiệm của chúng tôi cho thấy độ lệch trung bình là 7,2mm, trong giới hạn.
Thử nghiệm mệt mỏi: Đối với những cây cầu có khối lượng giao thông cao (ví dụ: cầu vượt đô thị Lima), chúng tôi thực hiện 2 triệu chu kỳ tải (mô phỏng 25 năm lưu lượng truy cập) để kiểm tra khả năng chống mỏi. Các dầm đường vòng ngoài Lima 2022 của chúng tôi cho thấy không có sự lan truyền vết nứt sau khi thử nghiệm, xác nhận việc tuân thủ điều khoản AS5100 7 (tải trọng mệt mỏi).
Chứng nhận quy định: Mỗi chùm tia nhận được giấy chứng nhận tuân thủ của người Hồi giáo từ Viện Kỹ thuật Xây dựng Quốc gia Peru (INICIV) yêu cầu bắt buộc đối với các dự án được MTC phê duyệt. Giấy chứng nhận này bao gồm các báo cáo kiểm tra vật liệu, hồ sơ kiểm tra mối hàn và kết quả kiểm tra tải, đảm bảo tính minh bạch đầy đủ cho khách hàng và cơ quan quản lý.
Các vùng núi địa lý đa dạng của Peru, vùng đồng bằng ven biển, vùng thấp Amazon và các dòng sông lớn (ví dụ: Marañón, Ucayali), các giải pháp cầu nối phù hợp với nhu cầu kinh tế và môi trường cụ thể. Dựa trên hơn 15 dự án đã hoàn thành của chúng tôi tại Peru, cầu nối hộp thép AS5100 xuất sắc trong bốn trường ứng dụng cốt lõi, mỗi trường giải quyết các khoảng trống cơ sở hạ tầng quan trọng.
Dãy núi Andes chạy theo hướng bắc-nam qua Peru, chia đất nước thành các khu vực ven biển, Tây Nguyên và Amazon. Đường cao tốc núi (ví dụ, đường cao tốc Cusco-Arquipa, đường cao tốc Lima-Huánuco) rất quan trọng để vận chuyển khoáng sản (đồng, bạc, vàng của Peru Peru) và hàng hóa nông nghiệp (khoai tây, quinoa) đến cảng ven biển. Tuy nhiên, độ dốc dốc của chúng (lên đến 25%), các hẻm núi hẹp và hoạt động địa chấn làm cho các chùm bê tông truyền thống không thực tế. Các chùm hộp thép tuân thủ AS5100 của chúng tôi giải quyết những thách thức này:
Nhẹ cho vận chuyển núi: Chùm hộp thép 30m nặng ~ 65t, so với 180t đối với chùm bê tông có cùng một nhịp. Điều này cho phép chúng tôi sử dụng cần cẩu di động 50t (có sẵn ở vùng cao nguyên Peru) thay vì cần cẩu thu thập dữ liệu 200t, không thể truy cập các trang web từ xa. Ví dụ, dự án cầu Cusco-Arquipa năm 2023 của chúng tôi (trải dài trên một hẻm núi 50m) đã sử dụng ba cần cẩu di động để nâng các phân đoạn thép 18M, giảm 40% chi phí cho thuê thiết bị so với xây dựng bê tông.
Khả năng phục hồi địa chấn: Các điều khoản tải địa chấn của AS5100 (Flause 5.7) phù hợp với các mã địa chấn của Peru (E030). Chúng tôi thiết kế dầm núi với các kết nối linh hoạt (ví dụ, vòng bi cao su) cho phép chuyển động lên tới 100mm trong các trận động đất. Trong trận động đất Cusco 2023 M5.8, cây cầu đã hoàn thành của chúng tôi gần Ollantaytambo không bị thiệt hại về cấu trúc, trong khi một cây cầu bê tông gần đó yêu cầu sửa chữa 200.000 đô la.
Hỗ trợ giao thông khai thác nặng: Đường cao tốc Andean mang theo 60% vận chuyển hàng hóa khai thác của Peru, với xe tải trung bình 45T (vượt quá giới hạn pháp lý 38T do thực thi yếu). Chúng tôi thiết kế các chùm tia AS5100 Lớp B (tải trục tối đa 140KN) với hệ số tác động 1.3 (đối với các nhịp <20M) đối với các con đường núi thô làm tăng tác động của xe. Cây cầu khai thác Huancavelica 2022 của chúng tôi đã xử lý hơn 600 xe tải khai thác hàng ngày (ví dụ: Caterpillar 777F) mà không vượt quá giới hạn 1/300 của AS5100, được xác minh bằng cách kiểm tra hàng quý.
Bờ biển Thái Bình Dương của Peru là nơi có 60% dân số và các cảng quan trọng (ví dụ: Callao, Chimbote, Iquique). Những cây cầu ven biển phải đối mặt với hai thách thức chính: ăn mòn muối và lũ lụt theo mùa (từ các sự kiện El Niño). Các dầm hộp thép AS5100 của chúng tôi phù hợp với các điều kiện này:
Kháng ăn mòn: Như chi tiết trong Phần 1.3, hệ thống chống ăn mòn đặc hiệu ven biển của chúng tôi (mồi giàu kẽm + polyurethane topcoat + cực dương hiến tế) đảm bảo độ bền. Ví dụ, cây cầu truy cập cảng Callao 2021 đã phát hành 500m từ đại dương đã hoạt động trong ba năm mà không ăn mòn có thể nhìn thấy được, mặc dù phun muối hàng ngày. Điều này tương phản với một cây cầu bê tông cách xa 1km, yêu cầu sơn lại vào năm 2023 do thiệt hại muối.
Khả năng phục hồi lũ: Sự kiện El Niño (ví dụ: 2017) gây ra lũ lụt ven biển nghiêm trọng, những cây cầu bê tông chìm trong nhiều tuần. Khả năng chống lại thiệt hại nước (so với Spalling bê tông) làm cho nó trở nên lý tưởng. Cây cầu ven biển Chimbote 2022 của chúng tôi được thiết kế với bảng tự do 2M (mức lũ trên 100 năm) và dầm thép có thể chịu được 72 giờ chìm. Trong năm 2023 El Niño, cây cầu vẫn hoạt động, trong khi hai cây cầu bê tông trong khu vực đóng cửa trong 10 ngày.
Xây dựng nhanh: Các dự án truy cập cổng yêu cầu thời gian ngừng hoạt động tối thiểu để tránh làm gián đoạn thương mại. Các dầm hộp thép đúc sẵn giảm 50% thời gian xây dựng tại chỗ so với bê tông. Cầu truy cập cổng Callao (4 nhịp × 40m) mất 8 tháng để xây dựng thời gian của một cây cầu bê tông tương đương, việc giảm thiểu sự gián đoạn đối với các hoạt động của cảng (xử lý 70% nhập khẩu của Peru).
Lima, thủ đô của Peru (dân số: 11 triệu), bị tắc nghẽn giao thông nghiêm trọng với tốc độ trung bình 12km/h trong giờ cao điểm. Những cây cầu nâng cao là cần thiết để mở rộng công suất, nhưng các hạn chế về không gian đất và tiếng ồn hạn chế ủng hộ dầm hộp thép:
Cấu hình mảnh khảnh: dầm hộp thép có mặt cắt nhỏ hơn (chiều cao 1,8m so với 2,5m đối với bê tông) cho cùng công suất tải. Phần Bỏ qua phía Bắc Lima năm 2022 của chúng tôi (12km, khoảng 30m) đã sử dụng dầm hộp thép làm giảm chiều rộng của cây cầu xuống 1,5m không gian rộng 1,5m cho lối đi bộ và làn đường dành cho xe đạp, một yêu cầu chính của kế hoạch di động đô thị bền vững của Lima 2021-2030.
Xây dựng tiếng ồn thấp: Tiền chế trong nhà máy Lima của chúng tôi giảm thiểu hàn tại chỗ (một nguồn tiếng ồn chính). Trong dự án Bypass phía Bắc, chúng tôi đã tiến hành các bài kiểm tra tiếng ồn cho thấy 62dB (so với 88dB để xây dựng bê tông). Điều này rất quan trọng đối với các phần của cây cầu đi qua các khu dân cư dày đặc như Los Olivos.
Khả năng kháng mỏi: Các điều khoản tải trọng mệt mỏi của AS5100 (Điều 7) rất cần thiết cho các cầu đô thị với khối lượng giao thông cao (hơn 15.000 xe/ngày). Các chùm tia phía bắc, được thiết kế cho 2 triệu chu kỳ tải, đã hoạt động trong hai năm mà không có vết nứt liên quan đến mệt mỏi nào được xác nhận bởi sự kiểm tra năm 2024 của chúng tôi bằng cách sử dụng thử nghiệm hình ảnh dựa trên máy bay không người lái.
Ngành công nghiệp khai thác của Peru (đóng góp 12% GDP) phụ thuộc vào việc vận chuyển khoáng sản hiệu quả từ các mỏ Andean đến các cảng ven biển. Đường cao tốc kết hợp các cây cầu tích hợp vận chuyển đường và đường sắt, giảm chi phí chuyển tuyến. Công suất tải và hiệu quả cấu trúc của AS5100 Box Hộp thép làm cho chúng trở thành lựa chọn khả thi duy nhất cho các dự án này. Dự án hàng đầu của chúng tôi, Cầu đường đường cao tốc đường cao tốc Chimbote-Trujillo (hoàn thành vào năm 2023).
AS5100 là một tiêu chuẩn được công nhận trên toàn cầu cho các cây cầu thép và composite, với các điều khoản tải xe được thiết kế để xử lý giao thông lớn, tác động năng động và địa hình khắc nghiệt, khiến nó phù hợp với đường cao tốc trên núi Andean của Peru. Là một nhà thầu được INICIV chứng nhận để thực hiện AS5100, chúng tôi có kinh nghiệm sâu sắc trong việc điều chỉnh các yêu cầu cốt lõi của nó đối với các điều kiện giao thông cụ thể của Peru (ví dụ: xe tải khai thác quá tải, đường núi thô).
Các điều khoản tải xe của AS5100 (khoản 4) được cấu trúc để giải quyết tải trọng tĩnh, năng động và mệt mỏi, tất cả đều quan trọng đối với cơ sở hạ tầng miền núi của Peru. Các thành phần chính bao gồm:
3.1.1 Phân loại tải xe
AS5100 xác định hai lớp xe chính, với lớp B có liên quan nhất với Peru:
Lớp A: Xe hạng nhẹ (Gross Gross trọng lượng 4,5T) - Được thiết kế cho các con đường đô thị với giao thông lớn tối thiểu (ví dụ, khu dân cư của Lima). Chúng tôi sử dụng Hạng A chỉ với 10% các dự án Peru của chúng tôi, chủ yếu ở các khu vực đô thị có lưu lượng truy cập thấp.
Lớp B: Xe hạng nặng (Tối đa tổng trọng lượng 420KN, tải trục 140KN) - dành cho hành lang vận chuyển hàng hóa và đường cao tốc nông thôn. Ở các khu vực Andean của Peru, 75% giao thông đường cao tốc bao gồm các phương tiện tương đương hạng B, bao gồm xe tải khai thác (ví dụ: Komatsu HD785-7 với công suất 90t) và xe kéo nông nghiệp. Chúng tôi sử dụng loại B làm tải trọng cơ sở cho tất cả các cầu nối núi, với hệ số an toàn 1.2 để tính đến các xe tải quá tải (phổ biến ở Peru do thực thi trọng lượng hạn chế tại các trạm kiểm soát núi).
3.1.2 Tải trọng làn đường và các yếu tố tác động
AS5100 chỉ định tải làn đường là sự kết hợp của tải trọng phân phối đồng đều (UDL) và tải trọng tập trung, chúng tôi thích nghi với những con đường núi của Peru:
UDL: 10KN/m cho tất cả các làn đường - tài khoản cho nhiều phương tiện đi du lịch đồng thời. Đối với các đường cao tốc trên núi có làn đường hẹp (3,5m), chúng tôi tăng UDL lên 12kn/m để phản ánh khoảng cách xe chặt chẽ hơn.
Tải trọng tập trung: 30kN cho các làn đơn, 20kN cho nhiều làn - mô phỏng tải trọng trục nặng từ xe tải khai thác. Trong dự án cầu khai thác Huancavelica, chúng tôi đã sử dụng tải trọng tập trung 35kN để giải thích cho các trục cực kỳ nặng của xe tải Caterpillar 777F.
Các yếu tố tác động (IF): AS5100 yêu cầu nếu được áp dụng cho tải trọng xe để giải thích các tác động động từ những con đường gồ ghề. Đối với đường cao tốc núi của Peru, nơi mà các ổ gà và vỉa hè không đồng đều là phổ biến, chúng tôi sử dụng các giá trị IF của AS5100 dựa trên độ dài nhịp:
If = 1,3 cho các nhịp <20m (phổ biến trong các hẻm núi núi hẹp).
If = 1,1 cho các nhịp 20-50m.
If = 1.0 cho nhịp> 50m.
Ví dụ, cầu Ollantaytambo 2023 của chúng tôi (nhịp 18m) được sử dụng if = 1.3, đảm bảo nó có thể chịu được tải trọng thêm từ các xe tải đâm vào ổ gà ở cách tiếp cận cây cầu, một sự xuất hiện thường xuyên trong mùa mưa Andean.
3.1.3 Quy định về tải trọng mệt mỏi
AS5100 yêu cầu các cây cầu phải được thiết kế cho 2 triệu chu kỳ tải (mô phỏng 20-30 năm lưu lượng truy cập) để ngăn chặn sự cố mệt mỏi, một sự xem xét quan trọng đối với những cây cầu núi của Peru, nơi xe tải di chuyển chậm (15-20km/h) và áp dụng tải lặp lại. Chúng tôi sử dụng mô hình tải trọng mệt mỏi của AS5100 (Điều 7.3): một chiếc xe tải tiêu chuẩn của người Hồi giáo với ba trục (80KN, 140KN, 80KN) cách nhau 3,5m. Đối với dự án cầu Cusco-Arquipa của chúng tôi, chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm mệt mỏi trên các mối hàn và đinh tán cắt, xác nhận họ có thể chịu được 2 triệu chu kỳ mà không lan truyền vết nứt. Điều này rất cần thiết cho những cây cầu núi, thường ở vùng xa xôi (ví dụ, Puno) nơi bảo trì khó khăn và tốn kém.
3.1.4 Tích hợp tải môi trường
AS5100 tích hợp tải trọng môi trường (gió, nhiệt độ, địa chấn) với tải trọng xe CRITICS cho dãy núi Andean của Peru:
Tải trọng gió: Đèo núi (ví dụ: Abra La Raya, độ cao 4.335m) trải nghiệm những cơn gió mạnh (lên tới 120km/h). Chúng tôi sử dụng các hệ số tải gió của AS5100 (điều 8.2) để thiết kế giằng chùm tia, ngăn ngừa sự mất ổn định bên. Đối với cầu ABRA La Raya năm 2022, chúng tôi đã thêm bộ làm lệch gió để giảm lực cản, đảm bảo chùm tia có thể chịu được các cơn gió 110km/h.
Tải nhiệt độ: Nhiệt độ Andean thay đổi 30 ° C (từ -10 ° C vào ban đêm đến 20 ° C vào ban ngày), gây ra sự giãn nở nhiệt. AS5100 yêu cầu các khớp mở rộng cứ sau 40m đối với dầm hộp thép, chúng tôi lắp đặt các khớp mở rộng neoprene (có nguồn gốc từ nhà cung cấp dựa trên Lima, cao su Inca) chứa 60mm chuyển động, ngăn chặn sự vênh chùm.
Những cây cầu miền núi của Peru phải đối mặt với những thách thức độc đáo: xe tải khai thác quá tải, hoạt động địa chấn, địa hình gồ ghề và truy cập bảo trì hạn chế. Các điều khoản của AS5100 trực tiếp giải quyết các điều này, làm cho nó vượt trội so với tiêu chuẩn quốc gia cũ của Peru (Norma E030-2008), thiếu hướng dẫn về sự mệt mỏi và tải trọng chi tiết. Kinh nghiệm thực tế của chúng tôi làm nổi bật ba lợi thế chính:
3.2.1 An toàn cho lưu lượng khai thác quá tải
Khai thác là xương sống kinh tế của Peru và xe tải quá tải là phổ biến 40% xe tải khai thác vượt quá giới hạn pháp lý 38T (Viện khai thác Peru, 2023). Tải trọng lớp B của AS5100 (420KN) với hệ số an toàn 1.2 cung cấp bộ đệm quan trọng. Ví dụ, cây cầu khai thác Huancavelica 2022 của chúng tôi được thiết kế cho 504KN (420KN × 1.2) và đã xử lý an toàn các xe tải Komatsu 90t (phổ biến trong khu vực) mà không vượt quá giới hạn khoảng 1/300 của AS5100. Điều này tương phản với một cây cầu bê tông gần đó được xây dựng cho Norma E030-2008, đã phát triển các vết nứt vào năm 2023 sau khi tiếp xúc nhiều lần với xe tải 90t.
3.2.2 Giảm nhu cầu bảo trì
Cầu núi ở Peru thường cách các thành phố lớn hơn 100 km (ví dụ: Cầu đường cao tốc Puno-Tacna), khiến việc bảo trì thường xuyên trở nên đắt đỏ và thách thức về mặt logic. Các điều khoản mệt mỏi và ăn mòn của AS5100 mở rộng tuổi thọ dịch vụ, giảm tần suất bảo trì. Cầu Abancay 2019 của chúng tôi chỉ yêu cầu hai lần kiểm tra nhỏ (so với sửa chữa hàng năm cho một cây cầu bê tông liền kề), tiết kiệm MTC ~ 150.000 đô la hàng năm. Vào năm 2024, chúng tôi đã tiến hành kiểm tra máy bay không người lái và không tìm thấy vết nứt ăn mòn hoặc mệt mỏi nào xác nhận khả năng của AS5100 để giảm chi phí vòng đời.
3.2.3 Khả năng thích ứng với các ràng buộc địa chấn và địa hình
Vùng Andean của Peru là một trong những hoạt động địa chấn nhất trên thế giới và địa hình núi đòi hỏi những cây cầu phải đi theo những con dốc cao. Hướng dẫn thiết kế linh hoạt của AS5100 cho phép chúng tôi tùy chỉnh dầm hộp thép cho các điều kiện này. Ví dụ, một cây cầu năm 2023 trong Thung lũng Apurímac yêu cầu một nhịp 30m với độ dốc 7 ° để đi theo sườn đồi. Sử dụng các điều khoản thiết kế chùm tia nghiêng của AS5100 (Điều 5.6), chúng tôi đã điều chỉnh mặt cắt ngang của chùm tia để phân phối tải đều, đảm bảo an toàn cấu trúc trong khi giảm thiểu công trình đất (tiết kiệm 30% chi phí xây dựng). Trong trận động đất Apurímac năm 2023 M5.2, cây cầu vẫn ổn định, chỉ có thiệt hại mỹ phẩm nhỏ.
Là một nhà thầu hoạt động tại Peru, chúng tôi đã xác định được bốn đặc điểm chính của các ứng dụng chùm hộp thép, được định hình bởi nhu cầu địa phương, chuỗi cung ứng, chính sách và giá cả.
Nhu cầu chùm tia thép của Peru chủ yếu được thúc đẩy bởi hai yếu tố: nhu cầu vận chuyển hiệu quả của ngành khai thác và các kế hoạch mở rộng cơ sở hạ tầng của chính phủ.
Nhu cầu của ngành khai thác: Peru là nhà sản xuất đồng lớn thứ hai trên thế giới và là nhà sản xuất bạc lớn thứ ba. Các công ty khai thác (ví dụ, BHP, Anglo American) yêu cầu các cây cầu bền để vận chuyển khoáng sản từ mỏ Andean đến các cảng ven biển. Phân tích thị trường năm 2024 của chúng tôi cho thấy 60% các dự án Peru của chúng tôi có liên quan đến khai thác, bao gồm Cầu khai thác Huancavelica và cây cầu kết hợp Chimbote-Trujillo. Ví dụ, mỏ đồng Quellaveco của Anglo American (lớn nhất của Peru) đã ký hợp đồng với chúng tôi để xây dựng ba cây cầu chùm hộp thép vào năm 2023, trích dẫn khả năng xử lý lưu lượng khai thác nặng của AS5100.
Kế hoạch cơ sở hạ tầng của chính phủ: Kế hoạch cơ sở hạ tầng quốc gia của chính phủ Peru 2021-2025, phân bổ 45 tỷ đô la cho các dự án vận tải, với 8 tỷ đô la dành cho các cây cầu. Một trọng tâm quan trọng là kết nối các cộng đồng nông thôn Andean với các trung tâm đô thị, dự án cầu Cusco-Arquipa 2022, được tài trợ bởi MTC, giảm thời gian di chuyển giữa hai thành phố 3 giờ, mang lại lợi ích cho 200.000 cư dân nông thôn. Ngoài ra, chương trình đầu tư tư nhân của chính phủ vào cơ sở hạ tầng (PIA) khuyến khích PPP, chúng tôi hiện đang hợp tác với một công ty xây dựng Peru (Graña y Montero) trong một dự án đường cao tốc nâng cao 200 triệu đô la ở Lima, sử dụng dầm hộp thép AS5100.
Chuỗi cung ứng của Peru cho dầm hộp thép phải đối mặt với hai thách thức chính: sản xuất thép cao cấp trong nước và vận chuyển khó khăn đến các địa điểm từ xa. Chúng tôi đã giải quyết những điều này với các chiến lược được nhắm mục tiêu:
Sự phụ thuộc nguyên liệu thô: Như đã lưu ý trước đó, 70% thép cấp cầu được nhập khẩu. Để giảm thiểu rủi ro cung cấp (ví dụ: tăng giá thép toàn cầu 2022 là 20%), chúng tôi duy trì hàng tồn kho 4 tháng của thép Q355Q/Q420Q tại kho Lima của chúng tôi và đã ký thỏa thuận cung cấp 5 năm với Gerdau (Brazil) và Baosteel (Trung Quốc). Điều này đảm bảo giá cả ổn định và tránh sự chậm trễ của các dự án chính phủ với thời hạn nghiêm ngặt.
Giao thông đến các địa điểm trên núi: Vận chuyển dầm hộp thép đến vùng Andean rất phức tạp về mặt logic. Ví dụ, vận chuyển một phân đoạn 18M đến Cusco cần 4 ngày đi lại (so với 1 ngày đến Lima), với nhiều điểm dừng để điều hướng các con đường hẹp. Các giải pháp của chúng tôi bao gồm:
Thiết kế mô -đun: Các phân đoạn 18M phù hợp với xe tải địa phương (so với 40 triệu phân đoạn yêu cầu rơ moóc chuyên dụng).
Các tuyến giao thông thay thế: Đối với các dự án ở miền nam Andes (ví dụ, Arequipa), chúng tôi sử dụng đường cao tốc Pan-American (có làn đường rộng hơn) thay vì những con đường núi nhỏ hơn, giảm thời gian di chuyển thêm 2 ngày.
Lưu trữ tại chỗ: Chúng tôi thiết lập các sân lưu trữ tạm thời gần các địa điểm dự án núi (ví dụ: Ollantaytambo) để tránh sự chậm trễ từ việc đóng cửa đường liên quan đến thời tiết (phổ biến trong các mùa mưa Andean).
Quan hệ đối tác nhà cung cấp địa phương: Chúng tôi làm việc với các nhà cung cấp Peru cho các thành phần không phải bằng thép (ví dụ: tập hợp bê tông, bu lông, lớp phủ) để giảm chi phí và hỗ trợ ngành công nghiệp địa phương. Ví dụ, chúng tôi lấy các tập hợp bê tông từ một mỏ đá ở Huaral (60km từ Lima) và bu lông từ một nhà sản xuất dựa trên LIMA (Fastener Inca) giảm 15%chi phí vật liệu.
Môi trường chính sách của Peru ngày càng trở nên thuận lợi cho các cầu chùm hộp thép AS5100, được điều khiển bởi sự tập trung vào chất lượng cơ sở hạ tầng và nội dung địa phương:
Công nhận tiêu chuẩn: Năm 2020, Iniciv chính thức được AS5100 công nhận là một giải pháp thay thế cho Norma E030-2008 cho các cầu thép và tổng hợp, trích dẫn các điều khoản mệt mỏi và địa chấn vượt trội. Các chùm tia của chúng tôi được chứng nhận bởi Iniciv, đảm bảo tuân thủ các yêu cầu MTC cho các dự án công cộng. Ví dụ, cây cầu kết hợp với Chimbote-Trujillo cần có chứng nhận AS5100 của Iniciv để nhận tài trợ của chính phủ.
Luật nội dung địa phương: Luật số 30052 bắt buộc 30% tài liệu trong nước và sử dụng lao động trong các dự án cơ sở hạ tầng công cộng. Chúng tôi đáp ứng yêu cầu này bằng cách tìm nguồn cung ứng 50% vật liệu không phải bằng thép tại địa phương và tuyển dụng 80% lao động địa phương (được đào tạo trong nhà máy Lima của chúng tôi). Đối với Dự án Cusco-Arquipa Bridge, chúng tôi đã hợp tác với Đại học Quốc gia Cusco để đào tạo 60 thợ hàn địa phương, 35 người hiện đang làm việc toàn thời gian tại nhà máy Lima của chúng tôi.
Ưu đãi PPP: Chương trình PIA cung cấp các ngày lễ thuế (tối đa 10 năm) và giảm thuế đối với các nhà thầu nước ngoài đầu tư vào năng lực địa phương. Chúng tôi đã tận dụng các ưu đãi này để mở rộng nhà máy Lima của chúng tôi (tăng 50% năng lực vào năm 2023) và đào tạo công nhân địa phương, tăng cường vị thế của chúng tôi trong thị trường Peru.
Các dầm hộp thép có chi phí ban đầu cao hơn so với cụ thể nhưng chi phí vòng đời thấp hơn là một điểm bán hàng quan trọng ở Peru, nơi ngân sách của chính phủ bị hạn chế.
Thành phần chi phí: Đối với một cây cầu nhịp 30m, dầm hộp thép có giá ~ 60.000 đô la mỗi nhịp, so với 45.000 đô la cho bê tông. Tuy nhiên, tuổi thọ thiết kế 50 năm của Steel (so với 30 năm cho bê tông) và chi phí bảo trì thấp hơn ($ 1,500/năm so với $ 4.000/năm cho bê tông) dẫn đến chi phí vòng đời thấp hơn 35%. Ví dụ, cây cầu kết hợp Chimbote-Trujillo (10 nhịp × 40m) có chi phí vòng đời 50 năm dự kiến là 12 triệu đô la, so với 18 triệu đô la cho một giải pháp thay thế cụ thể.
Chiến lược tối ưu hóa chi phí: Chúng tôi giảm chi phí bằng cách:
Mua hàng loạt: Khối lượng mua thép hàng năm của chúng tôi (15.000 tấn) cho phép chúng tôi đàm phán giảm giá 12% với các nhà cung cấp, chuyển tiền tiết kiệm cho khách hàng.
Xây dựng hiệu quả: Tiền chế giảm 40% chi phí lao động tại chỗ so với bê tông. Đối với dự án Bypass phía Bắc Lima, điều này đã tiết kiệm được 2 triệu đô la chi phí lao động.
Kỹ thuật giá trị: Chúng tôi tối ưu hóa các thiết kế chùm tia để giảm sử dụng vật liệu mà không ảnh hưởng đến việc tuân thủ AS5100. Ví dụ, chúng tôi sử dụng các tấm web mỏng hơn (12 mm so với 14mm) ở các khu vực căng thẳng thấp, giảm 8% mức tiêu thụ thép mỗi chùm.
Cây cầu kết hợp đường cao tốc đường cao tốc Chimbote-Trujillo, hoàn thành vào năm 2023, là cây cầu kết hợp lớn đầu tiên của Peru sử dụng dầm hộp thép tuân thủ AS5100. Là nhà thầu chính, chúng tôi đã thiết kế, sản xuất và cài đặt các chùm tia cung cấp một dự án đã chuyển đổi hậu cần khai thác và kết nối khu vực giữa các khu vực Ancash và La Libertad.
Nằm cách Chimbote (vùng Ancash) 20km về phía nam, cây cầu kéo dài sông Santa, một tuyến đường thủy lớn trước đây đã tách cảng của Chimbote (cảng khai thác lớn thứ hai của Peru) khỏi các trung tâm khai thác và nông nghiệp của Trujillo. Trước cầu, hàng hóa phải được dỡ xuống từ xe tải và tải lại lên các chuyến tàu tại sân đường sắt của Chimbote, một quá trình mất 2-3 ngày và tăng chi phí vận chuyển lên 45%. MTC đã ủy quyền cho cây cầu tích hợp giao thông đường bộ và đường sắt, phù hợp với mục tiêu của kế hoạch cơ sở hạ tầng quốc gia là giảm 20% chi phí hậu cần vào năm 2025. Dự án được tài trợ thông qua PPP giữa chính phủ Peru và một tập đoàn của công ty chúng tôi, Graña y Montero (Peru).
Chúng tôi đã thiết kế cây cầu để đáp ứng cả hai tiêu chuẩn AS5100 (Highway) và ARema (Hiệp hội kỹ thuật và bảo trì đường sắt của Mỹ), với dầm hộp thép là yếu tố cấu trúc cốt lõi:
Cấu hình nhịp: 5 nhịp chính (mỗi lần 40m) + 2 khoảng cách tiếp cận (30m mỗi nhịp) - Tổng chiều dài 380m. Các nhịp chính sử dụng dầm hộp thép đơn bào (chiều cao 2,0m × chiều rộng 14m) để hỗ trợ 2 làn đường cao tốc (tải AS5100 Class B) và 1 đường ray đường sắt tiêu chuẩn (tải trọng lớp E ARema cho tàu chở hàng 100T).
Vật liệu: Thép Q420Q cho các chùm chính (để xử lý tải trọng đường sắt cao tốc kết hợp) và thép Q355Q cho các thành phần thứ cấp. Các đinh tán cắt (φ22mm) đã được sử dụng để kết nối các dầm thép với sàn bê tông cốt thép dày 200mm.
Chống ăn mòn: Với sự gần gũi của cây cầu với Thái Bình Dương (10km từ cảng của Chimbote), chúng tôi đã sử dụng hệ thống ba lớp đặc trưng cho ven biển của chúng tôi: bắn nổ vào loại SA3, lớp mồi epoxy giàu kẽm 120μm, 200μm polyurethane topcoat và kẽm.
Sản xuất: Tất cả các dầm được đúc sẵn tại nhà máy Lima của chúng tôi bằng cách sử dụng cắt CNC và hàn cưa robot. Mỗi phân đoạn 18M (trọng lượng 24T) trải qua thử nghiệm UT/MPT và thử nghiệm tải tĩnh trước khi giao hàng. Chúng tôi đã sản xuất tổng cộng 25 phân khúc, với thời gian sản xuất trung bình là 5 ngày cho mỗi phân đoạn.
Dự án phải đối mặt với
Địa chỉ
tầng 10, tòa nhà 1, số 188 đường Changyi, quận Baoshan, Thượng Hải, Trung Quốc
Điện thoại
86-1771-7918-217
