A bailey truss er en præfabrikeret stålpanelbrokomponent bygget af trekantede øvre og nedre korder, lodrette stolper og diagonalstivere, designet til at blive stiftet sammen på stedet uden kraner, svejsning eller støbt fundament. Hvert panel er 3.048 meter (10 fod) lang og omkring 1,4 til 2,15 meter høje afhængigt af producenten, og flere paneler kombineres side om side og historie for historie for at danne en drager, der er stærk nok til at transportere køretøjer, jernbaner eller fodgængertrafik. Systemet blev oprindeligt udviklet til militære flodkrydsninger, men den samme panellogik understøtter nu de fleste modulære stålbroer, der sælges til landveje, minedriftsruter, katastrofehjælp og midlertidige motorvejsomveje.
Det afgørende træk ved en bailey truss er udskiftelighed. Hvert panel fra en given serie deler identiske nålehuller, så en entreprenør kan forlænge et spænd, tilføje en anden række for ekstra bredde eller stable en anden etage for ekstra styrke ved at bruge det samme lager af dele. Den eneste designbeslutning er grunden til, at bailey truss-formatet har været i kontinuerlig brug i mere end otte årtier, mens andre midlertidige brokoncepter er kommet og gået.
Rent praktisk svarer en bailey truss på tre spørgsmål, som et projektteam normalt stiller først: Hvor hurtigt kan det gå op, hvor meget kan det bære, og kan det genbruges et andet sted bagefter. Fordi panelet er en standardbyggesten snarere end en specialfremstilling, har alle tre svar en tendens til at være bedre end hvad et stedspecifikt stål- eller betondesign kan tilbyde inden for samme tidslinje.
Panelbro-konceptet sporer tilbage til et krigstidskrav til et krydsningssystem, som infanteriet kunne bygge under feltforhold med grundlæggende værktøjer og ingen tunge anlæg. Kerneideen, et gentagne trekantet panel forbundet med en enkelt stifttype, løste to problemer på én gang: det fjernede behovet for svejsning på stedet, og det lod det samme lager af dele genbruges på tværs af snesevis af forskellige spændvidder.
Det, der holdt formatet relevant længe efter, at dets oprindelige formål falmede, er det faktum, at panellogikken skalerer i begge retninger. En enkelt række paneler håndterer en gangbro; tre rækker stablet to etager højt, akkordforstærket, håndterer en lastet motorvejslastbil. Meget få strukturelle systemer tilbyder, der spænder fra ét reservedelskatalog, hvorfor civilentreprenører, minedriftsoperatører og katastrofehjælpsorganisationer stadig specificerer et bailey truss layout i dag frem for en skræddersyet ståldrager.
| Æra | Primær brug |
|---|---|
| Original design hensigt | Hurtige flodkrydsninger, håndmonteret uden kraner |
| Genopbygning efter konflikt | Udskiftning af beskadigede civile vej- og jernbaneoverskæringer |
| Nuværende kommerciel brug | Adgang til landdistrikterne, minedriftsveje, katastrofeberedskab, omveje på motorveje, fodgængere og overkørsler |
En færdig bailey truss bridge er en stak af et lille antal gentagne dele. At forstå, hvad hvert stykke gør, gør det meget nemmere at læse en leverandørs stykliste eller en byggepladstegning.
| Komponent | Funktion | Typisk materiale |
|---|---|---|
| Panel akkord | Bærer hovedspændings- og kompressionskræfterne langs spændvidden | Dobbelt kanal stål |
| Lodret stolpe | Overfører dækbelastningen til akkorderne og holder panelet firkantet | 8 gauge I strålesektion |
| Diagonal afstivning | Fuldender det triangulerede mønster, der giver panelet dets stivhed | Valset stålsektion |
| Panelstift | Forbinder tilstødende paneler ved han- og hunknasterne | Smedet legeret stål, ca. 3 kg hver |
| agterspejl | Spænder mellem de to truss linjer og bærer dækket | Valset stålbjælke |
| Svajebøjler og rakere | Modstå sidevind og vibrationsbelastninger, forhindre sidesvaj | Trækstænger i stål |
| Skak og strygere | Form løbedækkets overflade for køretøjer eller gangtrafik | Tømmer- eller stålplade |
| Leje og endestolpe | Overfører den fulde truss-reaktion til abutmentet | Støbt eller fremstillet stål |
På den nederste korde af hvert panel holder fire bjælkesædeplader agterspejlet på plads, og to ovale huller for enden af kanalen accepterer svajestøtteforbindelsen. Fordi den samme stiftstørrelse og hulafstand gentages på tværs af hele panelet, kan en besætning adskille en bailey truss-bro og genopbygge den i en helt anden spændvidde ved hjælp af det samme inventar, hvilket er hovedårsagen til, at lejeflåder er bygget op omkring dette format.
Styrken af en bailey truss kommer ikke fra noget enkelt tungt element, det kommer fra geometri. En trekant er den eneste polygon, der ikke kan ændre form uden at ændre længden af en af dens sider, så når de diagonale bøjler, lodrette og korder er fastgjort til trekanter, modstår panelet at bøje sig uden at have brug for en solid stålpladebane.
Dette har to praktiske konsekvenser, der betyder noget for enhver, der specificerer et projekt:
Ingeniører beskriver denne effektivitet ved hjælp af et styrke-til-vægt-forhold, og det er grunden til, at et panel på 300 kilo, når det kombineres med andre i den rigtige konfiguration, kan understøtte køretøjer, der vejer mange tons.
Panelgeometri er en af de få ting, der er forblevet næsten uændret på tværs af producenter siden det originale britiske design, hvorfor dele fra forskellige tidsaldre og forskellige fabrikker ofte stadig er kompatible. Forstærkede akkordpaneler og dobbelthistoriepaneler ændrer kun belastningsvejen, ikke basiskonvolutten.
| Parameter | Typisk værdi |
|---|---|
| Panellængde | 3.048 m (10 fod), stifthul til stifthul |
| Panelhøjde | 1,45 m til 2,15 m afhængig af serie |
| Panelvægt | 270 kg til 349 kg |
| Standard kørebanebredde | 3,27 m enkelt bane, 4,25 m bred bane |
| Panelstift weight | Cirka 3 kg pr. pind |
| Praktisk klar spændvidde | 6 m til over 90 m med mellemliggende moler til længere løbeture |
Fordi hvert panel vejer under 350 kg, kan en besætning på fire til seks personer løfte og fastgøre et panel med hånden, hvilket er præcis det, der gjorde formatet praktisk til steder, hvor mobile kraner ikke kan nå. Tyngre dæk- og agterspejlsstykker rulles normalt på plads på midlertidige ruller i stedet for at blive båret.
Den største enkeltstående fordel ved et bailey truss-system er, at belastningskapaciteten er et byggestensproblem snarere end et redesignproblem. I stedet for at konstruere en ny bro for hver spændvidde og akselbelastning, gentages det samme panel i forskellige række- og historiekombinationer.
| Konfiguration | Rækker x historier | Typisk pasform |
|---|---|---|
| SS | 1 x 1 | Gangbroer, gård- og lette brugsoverfarter |
| DS | 2 x 1 | Landeveje med lette køretøjer |
| TS | 3 x 1 | Enkeltsporede motorvejssektioner med mellemlang spændvidde |
| DD | 2 x 2 | Længere spænd med moderat trafik med tunge køretøjer |
| TD | 3 x 2 | Langt spænd, fuld motorvejsbelastning, minedriftsruter |
Valget mellem disse konfigurationer kommer ned til to tal: det frie spænd, som stedet har brug for, og den designkøretøj eller skinnebelastning, broen skal bære. Som et generelt mønster fordobler antallet af truss-rækker groft bøjningskapaciteten, mens tilføjelse af en anden etage primært hjælper med længere spænd, hvor afbøjning, ikke råstyrke, bliver den begrænsende faktor.
De fleste bailey truss-broer bygget i dag er designet omkring standard motorvejslastmodeller som f.eks HS-20, HL-93 eller lignende lastkasser til tunge køretøjer , og konfigurationsvalg er det, der lader én paneltype dække så mange forskellige udfald. En enkelt-enkelt-konfiguration er generelt velegnet til spændvidder på op til omkring 30 meter med let trafik, mens et kordeforstærket dobbelt-dobbelt eller tredobbelt layout kan skubbe brugbare spænd langt ud over 60 meter, mens det stadig bærer fuld motorvejsbelastning.
Rapporterede belastningsintervaller på tværs af nuværende leverandører ligger normalt mellem 30 og 70 tons afhængig af konfiguration, spændvidde og historietælling, i henhold til producentens produktlitteratur. To praktiske regler dukker konsekvent op i projektplanlægningsdokumenter:
For krydsninger med flere spænd tilføjes mellemliggende moler ganske enkelt med panellængdeintervaller, hvilket betyder, at et bailey truss-layout i princippet kan forlænges på ubestemt tid, så længe moleafstanden og jordbundsforholdene tillader det. Planlægningsteams bekræfter typisk tre input, før de færdiggør en konfiguration: køretøjets designvægt og akselafstand, det frie spænd, som kræves af krydset, og den tilgængelige jordbærende kapacitet for abutments eller mellemliggende moler.
To tekniske detaljer adskiller et velplanlagt bailey truss-projekt fra et dårligt planlagt: afbøjningskontrol og pre-camber. Efterhånden som spændvidden øges, afbøjes en truss under bevægelig belastning mere, selvom den er teknisk stærk nok til at bære vægten, og overdreven afbøjning skaber en hård tur og langvarig træthed ved stiftforbindelserne.
For at udligne dette, er længere spænd typisk bygget med en lille opadgående for-camber, hvilket betyder, at den ubelastede truss sidder lidt højere i midten end i enderne, så den under fuld trafikbelastning sætter sig til en plan, behagelig profil frem for at synke synligt. Webstedsteams tjekker også tre understøttende detaljer, før de åbner en overgang:
Korder og stolper er typisk valset af lavt legeret stål med høj trækstyrke, med panelstifter smedet af legeret stål såsom 30CrMnTi for slidstyrke ved forbindelsespunkterne. Fordi en bailey truss forventes at sidde udendørs, ofte i nærheden af vand, er korrosionsbeskyttelse ikke en eftertanke, det er en del af basisspecifikationen.
To belægningsmetoder dominerer den nuværende produktion. Varmgalvanisering korroderer med omkring en tredivtedel af hastigheden af bart stål i samme miljø og er bredt dokumenteret som at levere flere årtiers vedligeholdelsesfri levetid på udendørs stålkonstruktioner. Alternativet er et uorganisk zinkrigt primersystem, som giver stærk beskyttelse ved lavere forsendelsesvægt, men som generelt har brug for en genmalingscyklus hurtigere end en fuld hot-dip coating. Stifter og mindre fastgørelseselementer er næsten altid galvaniserede separat, da deres lille tværsnit gør dem til den hurtigste del af samlingen til at korrodere, hvis de efterlades ubelagt.
For kystnære, marine eller tunge afisningssaltmiljøer kræver projektspecifikationerne i stigende grad et duplex-system, hvilket betyder et galvaniseret basislag toppet med en kompatibel maling, da salteksponering accelererer zinkforbruget mærkbart hurtigere end et typisk landsted.
| Belægning | Bedst egnede miljø | Relativ levetid |
|---|---|---|
| Varmgalvanisering | Generel udendørs, indenlandsk og moderat luftfugtighed | Lange, ofte årtier før første vedligeholdelse |
| Zinkrig grundmaling | Lettere, omkostningsfølsomme projekter | Moderat, ommalingscyklus påkrævet før |
| Duplex (galvaniseret plus maling) | Kystnære, marine, tung salteksponering | Længst, kombinerer begge beskyttelsesmekanismer |
Affyringssekvensen er den anden grund til, at dette system forbliver populært til nødsituationer og fjerntliggende arbejde: det er ikke afhængigt af tunge kraner, der når overgangsstedet.
Fordi hvert panel vejer under 350 kg, og hver forbindelse er en stift frem for en svejsning, kan et uddannet mandskab opføre en bro med moderat spændvidde i løbet af få dage ved hjælp af håndværktøj og en lille støttekran til dækkomponenterne, i stedet for de uger, der typisk er nødvendige for en krydsning af støbt beton.
Selvom bailey truss-formatet oprindeligt blev bygget til midlertidig militær brug, forbliver korrekt vedligeholdte installationer rutinemæssigt i drift i flere årtier, herunder på offentlige veje med almindelig trafik. Feltundersøgelser af brokomponenter af varmgalvaniseret stål har registreret, at strukturer forbliver stort set vedligeholdelsesfrie for 50 år eller mere i typiske indre miljøer.
| Tjek | Frekvens | Hvad skal man kigge efter |
|---|---|---|
| Pin og bolt tæthed | Efter første sæson, derefter årligt | Leg eller bevægelse ved panelsamlinger |
| Belægning condition | Årligt | Ridser, bart metal eller rustudløb |
| Dræningsveje | Sæsonbestemt | Stående vand mod den nederste akkord |
| Dækbefæstelser | Årligt | Løs ternplade eller slidt tømmerskak |
Ingen af disse opgaver kræver specialiserede certificeringsorganer eller tungt udstyr, hvilket holder livscyklusomkostningerne lave sammenlignet med en permanent struktur med tilsvarende spændvidde.
Økonomien ved et bailey truss-projekt kommer sjældent ned til ståltonnage alene. Tre faktorer afgør normalt, om en panelbro eller en fast struktur giver mere mening for en given krydsning:
For krydsninger, der er reelt permanente og centralt placeret, vinder en fast struktur ofte på langsigtet vedligeholdelsesenkelhed. For alt, hvad der er midlertidigt, fjerntliggende eller underlagt skiftende trafikmønstre, er muligheden for senere at flytte en bailey truss ofte den afgørende faktor snarere end forudgående materialeomkostninger.
Ansøgningslisten er vokset langt ud over systemets oprindelige militære rolle. Almindelige nuværende anvendelser inkluderer:
Denne række af anvendelsestilfælde er præcis grunden til, at panelbeholdning, snarere end et enkelt fast brodesign, er blevet standarden måde, leverandører tænker på bailey truss-produktlinjen: det samme inventar betjener en gårdbane den ene måned og en motorvej den næste.
Spærværket er den trekantede panelstruktur, der bærer belastning; den komplette bailey-bro inkluderer også dækket, agterspejlene, afstivnings- og abutmentforbindelser bygget af den truss.
Layouter med enkelt spændvidde når sædvanligvis 30 til 60 meter afhængigt af konfiguration, med kordeforstærkede dobbelt- eller tredobbelte række-layouts, der kan overskride dette område, før en mellemmole bliver nødvendig.
Ja. Tilføjelse af rækker, en ekstra historie eller akkordforstærkning øger kapaciteten, og konfigurationer, der er klassificeret til standard motorvejslastmodeller såsom HS-20 eller HL-93, er almindelige i de nuværende producentspecifikationer.
Paneler bygget efter den samme standard stiftafstand og hulmønster, såsom den meget anvendte 321-type geometri, er generelt udskiftelige, hvorfor mange udlejningsflåder blander lager fra forskellige produktionsserier.
Med varmgalvaniserede komponenter og grundlæggende vedligeholdelse er flere årtiers service realistisk, og nogle installationer er dokumenteret forblive stort set vedligeholdelsesfrie i over 50 år.
Det har brug for jævne, stabile lejepunkter på hver bank i stedet for et fuldt fundament, hvilket er en væsentlig årsag til, at det kan implementeres meget hurtigere end en støbt struktur.
Ja, dette er en af formatets kernefordele. Paneler er stiftet i stedet for svejsede, så et komplet truss kan skilles ad og genopstilles på en anden spændvidde eller placering ved brug af det samme materiale.
Løse svajeafstivninger eller stiftforbindelser er den mest almindelige årsag. Efterspænding af afstivning og bekræftelse af fuld stiftindgreb løser normalt mærkbar bevægelse.
Panelbroer er blevet brugt til foreløbige jernbanekrydsninger, selvom konfiguration, dæk og lejedetaljer adskiller sig fra en vejbaneinstallation og er konstrueret separat til jernbanebelastning.
En typisk besætning på seks til ti personer kan opføre en moderat spændvidde ved hjælp af håndværktøj, da individuelle paneler vejer under 350 kg, og forbindelser er stiftet i stedet for svejsede.