Kuinka Bailey Truss Bridge mullisti sotilastekniikan toisen maailmansodan aikana?

The Baileyn ristikkosilta Sen kehitti vuosina 1940–1941 brittiläinen virkamies ja War Officen insinööri Sir Donald Coleman Bailey. Kohdatessaan olemassa olevien sotilaallisten siltajärjestelmien taktisia rajoituksia – jotka olivat raskaita, hitaita pystyttäviä ja joustamattomia – Bailey suunnitteli radikaalin poikkeaman: sillan, joka rakennettiin kokonaan vaihdettavista, ihmisen siirrettävistä paneeleista, jotka voitiin pultata yhteen ilman nosturia tai erikoislaitteita.

Ison-Britannian armeija hyväksyi mallin virallisesti vuonna 1941, ja vuoteen 1943 mennessä siitä oli tullut liittoutuneiden joukkojen vakioasia. Kenraali Dwight D. Eisenhower kutsui sitä myöhemmin yhdeksi kolmesta ratkaisevimmista varusteista liittoutuneiden voitossa toisessa maailmansodassa jeepin ja Dakota-lentokoneen rinnalla. Churchill kuulemma kehui sitä vielä jyrkämmin: "Ilman Baileyn siltaa emme olisi voineet voittaa sotaa."

Donald Bailey sai ritariksi vuonna 1946 hänen panoksestaan. Hänen suunnittelunsa on edelleen muokatussa muodossa aktiivisessa sotilas- ja siviilikäytössä tänään - osoitus suunnittelukonseptista, joka on kestänyt sen luoneen konfliktin.

Bailey Trussin rakenneperiaatteet

Sen ytimessä Bailey-silta on a ristikkosilta — tarkoittaa, että liikenne kulkee rakenteellisten ristikkoosien läpi eikä niiden päälle asennetun kannen poikki. Itse ristikko on Pratt ristikkoversio: pystypalkit kantavat puristuskuormia, kun taas diagonaalit kestävät jännitystä hyödyntäen tehokkaasti teräksen materiaaliominaisuuksia.

Paneeli: Perusyksikkö

Kaikki Bailey-järjestelmässä pyörii tavallisen suorakaiteen muotoisen paneelin ympärillä: 10 jalkaa (3,05 m) pitkä ja 5 jalkaa (1,52 m) korkea ja painaa noin 570 lb (258 kg). Pieni sotilasryhmä voi kantaa ja asettaa jokaisen paneelin ilman mekaanista apua. Paneelit lukittuvat toisiinsa yksinkertaisilla pin-and-socket-liitännöillä, mikä mahdollistaa nopean asennuksen käytännössä missä tahansa järjestyksessä.

Järjestelmän tyylikäs skaalautuvuus piilee sen konfiguroitavuudessa yksi-, kaksi- tai kolminkertainen ristikko järjestelyt ja sisään yksi- tai kaksikerroksinen (pystysuoraan pinotut) kokoonpanot. Tämän yhdistelmämatriisin avulla insinöörit voivat valita tarvittavan tarkan kuormituskapasiteetin ja jännevälin:

Kuorman luokitus

Sotilassillan kantavuus ilmaistaan MLC:nä (Military Load Classification), joka on standardoitu järjestelmä. Esimerkiksi MLC 70 -silta voi tukea ajoneuvoja, joiden bruttopainokerroin on 70, mikä riittää useimpiin tärkeimpiin panssarivaunuihin. Double-double Bailey -kokoonpano saavuttaa tämän kynnyksen, mutta pysyy kokoonpanossa täysin ilman työkaluja.

Ulokkeinen laukaisumenetelmä

Yksi Bailey-sillan toiminnallisesti merkittävimmistä ominaisuuksista on sen pystytystapa. Sen sijaan, että se vaatisi rakennustelineitä tai pääsyä molempiin pankkeihin samanaikaisesti, se käyttää a uloketyöntömenetelmä : silta kootaan yhteen rantaan ja työnnetään asteittain raon poikki rullien ja väliaikaisen nokkakappaleen avulla (kevyt jatke, joka estää rakennetta kaatumasta eteenpäin laukaisun aikana). Kun nokka saavuttaa kaukaisen rannan, rullat poistetaan, kansi asennetaan ja silta on valmis.

Taisteluolosuhteissa koulutettu Royal Engineer -lentue pystyi pystyttämään 100 jalan kaksinkertaisen Bailey-sillan alle kolmessa tunnissa. Nykyaikaisissa harjoituksissa tätä aikaa on lyhennetty entisestään esivalmistettujen komponenttien ja parannetun logistiikan avulla.

Materiaalit, toleranssit ja terässuunnittelu

Alkuperäiset toisen maailmansodan aikaiset Bailey-paneelit valmistettiin korkealujuuksinen teräs , lämpökäsitelty ja kylmämuovattu tarvittavan lujuus-painosuhteen saavuttamiseksi. Materiaalivalinta oli harkittu: mieto teräs olisi vaatinut raskaampia osia vastaavan kuormituksen saavuttamiseksi, mikä vaaransi ihmisen kannettavan objektiivin.

Nykyaikaiset iteraatiot, mukaan lukien 1970-luvulla kehitetty Medium Barder Bridge (MGB) ja Mabey & Johnson Compact 200 -järjestelmä, säilyttävät modulaarisen ristikon ydinfilosofian ja sisältävät:

• Korkealaatuiset terässeokset (S355 tai vastaava) parantaa myötörajaa
• Kuumasinkitys korroosionkestävyys pysyviin tai puolipysyviin sovelluksiin
• Alumiiniset kansipaneelit vähentää kuollutta kuormaa ja helpottaa käsittelyä
• Parannetut nastaliitännät pyörimistä estävällä lukitusmekanismilla

Nykyaikaisten Bailey-pohjaisten järjestelmien tekniset toleranssit pidetään tyypillisesti ±1,5 mm:ssä paneelien mitoissa, mikä varmistaa vaihdettavuuden vuosikymmenten välein erotettujen tuotantoerien välillä – kriittinen näkökohta vanhojen armeijavarastojen kannalta.

Siviili- ja humanitaariset sovellukset

Baileyn ristikkosilta ylitti kauan sitten sotilaallisen alkuperänsä. Sen modulaarinen, uudelleenkäytettävä ja nopeasti käyttöön otettava luonne tekee siitä ihanteellisen ratkaisun moniin siviiliinfrastruktuuriskenaarioihin.

Katastrofiapu ja hätäsillat

Maanjäristysten, tulvien ja maanvyörymien jälkimainingeissa tavanomainen siltojen jälleenrakennus voi kestää kuukausia tai vuosia. Bailey-sillat tarjoavat väliaikaisen ratkaisun, joka voidaan ottaa käyttöön muutamassa tunnissa. Vuoden 2015 Nepalin maanjäristyksen jälkeen Bailey-sillat lennätettiin syrjäisille ylänköalueille palauttamaan tieyhteydet yhteisöille, joiden ainoat yhteydet oli pesty pois. Samanlaisia ​​asemia tapahtui vuoden 2004 Intian valtameren tsunamin ja taifuuni Hainanin jälkeen Filippiineillä.

Infrastruktuurin etäkehitys

Kehittyvillä alueilla, joilla nosturiinfrastruktuuria ei ole tai tieverkostot ovat liian heikkoja betonielementtien kuljettamiseen, Bailey-tyyppiset sillat tarjoavat käytännöllisen vaihtoehdon. Mabey Bridge -järjestelmä, joka on Bailey-suunnittelun suora kaupallinen jälkeläinen, on asennettu Saharan eteläpuoliseen Afrikkaan, Kaakkois-Aasiaan ja Latinalaiseen Amerikkaan, usein paikkoihin, joihin pääsee vain helikopterilla tai laumaeläimillä.

Väliaikainen teollinen pääsy

Kaivostoiminta, vesivoimapatojen rakentaminen ja putkilinjahankkeet vaativat usein raskaita kulkuyhteyksiä jokien ja rotkojen yli rakennusvaiheen aikana, minkä jälkeen silta voidaan purkaa ja siirtää. Baileyn ristikkosilta on erinomainen tässä roolissa: se voidaan poistaa ja käyttää uudelleen useissa projektikohteissa, mikä vähentää dramaattisesti asennuskohtaisia ​​kustannuksia pysyviin rakenteisiin verrattuna.

Jalankulku- ja pyöräsillat

Kevyempiä Bailey-kokoonpanoja - erityisesti yhden yksittäisen järjestelyn puu- tai alumiiniterassilla - käytetään yhä enemmän jalankulku- ja pyöräilysilloissa puistoissa, luonnonsuojelualueilla ja kaupunkien viherteiden käytävillä. Niiden visuaalinen luonne, rehellinen rakenneilmaisu ja suhteellisen alhaiset kustannukset ovat tehneet niistä suosittuja maisema-arkkitehtien keskuudessa, jotka etsivät teollista perintöä.

Edut vaihtoehtoisiin siltatyyppeihin verrattuna

Baileyn ristikkosillalla on erityinen ja hyvin määritelty markkinarako siltatyyppien kirjossa. Ymmärtäminen, missä se on ylivoimainen verrattuna vaihtoehtoihin, auttaa selventämään, miksi se on pysynyt tärkeänä yli kahdeksan vuosikymmentä.

vs. Pontoonisillat

Ponttonisillat (kelluvat) ovat nopeampia käyttöönotettavissa leveiden vesien ylitysten yli, mutta ne ovat herkkiä virtaukselle, syvyydelle ja vesiliikenteelle. Ne eivät voi kantaa raskainta kuormaa, ja tulvaolosuhteet voivat tehdä niistä läpäisemättömiä. Bailey-sillat ovat sitä vastoin kiinteitä rakenteita, jotka ovat riippumattomia veden syvyydestä ja virran nopeudesta – kriittisiä nopeasti liikkuvilla joissa tai kausittaisilla tulvavyöhykkeillä.

vs. esivalmistetut betonisillat

Esivalmistetut betonisillat tarjoavat erinomaisen kestävyyden ja vähän huoltoa, mutta vaativat raskaita nostolaitteita, valmisteltuja tukia ja huomattavaa läpimenoaikaa. Bailey-silta voidaan pystyttää ilman nosturia, improvisoitujen tukien päälle (mukaan lukien olemassa olevat sillan rauniot) ja murto-osassa ajasta. Alle 60 metrin jännevälillä Bailey-järjestelmä tarjoaa usein paremman kustannus-aika-pääsyn kompromissin.

vs. modernit modulaariset siltajärjestelmät

Nykyaikaiset kilpailijat, kuten Acrow 700XS, Mabey Compact 200 ja SURTASS-sillat, ovat kaikki suoraan velkaa Baileyn suunnittelulle älyllisesti ja mekaanisesti. Ne tarjoavat parannuksia paneelien lujuuteen, kannen pinnan laatuun ja korroosionkestävyyteen, mutta perustavanlaatuinen toimintaperiaate – tapilla yhdistetyt vaihdettavat paneelit, jotka on koottu ilman erikoislaitteita – on Baileyn innovaatio, konseptiltaan muuttumaton.

Merkittäviä Bailey Truss -sillan käyttöönottoja

Bailey-sillan historia on erottamaton joistakin 1900- ja 2000-luvun dramaattisimmista insinöörityöstä:

• Reinin ylitykset, 1945: Liittoutuneiden joukot pystyttivät useita Bailey-siltoja Reinin yli muutamassa tunnissa Saksan puolustuksen murtamisesta, mikä mahdollisti panssaroitujen pylväiden etenemisen ennen kuin saksalaiset insinöörit pystyivät tuhoamaan pysyvät rakenteet.
• Cassino, Italia, 1944: Uuden-Seelannin divisioonan saappaajat pystyttivät Bailey-sillan suoran tulen alaisena, jotta panssarivaunut pääsivät ylittämään Rapido-joen Monte Cassinon taistelun aikana. Tämä on yksi mainituimpia esimerkkejä tulen alla tapahtuvasta taistelutekniikasta.
• Falklandin sota, 1982: Brittijoukot käyttivät Bailey-siltaa Falklandinsaarten vapauttamisessa improvisoimalla ylityksiä saariston soisen maaston yli.
• Bosnia, 1995–2004: Naton IFOR- ja SFOR-vakautusjoukot luottivat voimakkaasti Baileysta peräisin oleviin siltoihin palauttaakseen liikenneyhteydet sodan vaurioittamien jokien yli koko Bosnia ja Hertsegovinassa.
• Afganistan ja Irak, 2001–2021: Koalitioinsinöörit käyttivät Mabeysta ja Baileysta peräisin olevia siltausjärjestelmiä laajasti sekä sotilaallisiin että siviilijälleenrakennustarkoituksiin molemmissa teattereissa.

Moderni evoluutio: Baileysta modulaariseen terässiltaan

Alkuperäinen Bailey-design on virallisesti eläkkeellä Britannian armeijan eturintamassa, ja se on korvattu Medium Girder Bridge (MGB) ja Sulje tukisilta . Taustalla olevaa suunnittelufilosofiaa on kuitenkin pikemminkin jalostettu kuin hylätty.

Esimerkiksi MGB säilyttää ulokelaukaisukonseptin ja modulaarisen paneelikokoonpanon, mutta käyttää laatikkoprofiilisia kannakkeita avoimien ristikkopaneelien sijaan, jolloin saavutetaan suurempi taivutusjäykkyys pienemmällä painolla. Sen paneelit ovat edelleen ihmisten kannettavat ja neulaliitännät - Baileyn alkuperäiset ehdot, säilytetty uudessa geometrisessa muodossa.

Kaupalliset järjestelmät, kuten Mabey Compact 200 ja Acrow-paneelisilta ovat tuoneet Bailey-periaatteet siviiliinfrastruktuurimarkkinoille suuremmalla räätälöinnillä, paremmilla korroosionkäsittelyvaihtoehdoilla ja kolmannen osapuolen sertifioinnilla maanteiden kuormausstandardeille (AASHTO, Eurocode). Nämä järjestelmät tukevat nyt pysyviä asennuksia, joiden suunniteltu käyttöikä on 50 vuotta tai enemmän.

Samaan aikaan ylimääräiset alkuperäiset Bailey-sillat palvelevat edelleen yli 60 maan asevoimissa, joista monet ovat ylläpitäneet ja varastoineet paneeleja 1940- ja 1950-luvuilta lähtien – mikä on merkittävä osoitus valmistuksen laadusta ja perussuunnittelun kestävyydestä.

Tekniikan perintö ja vaikutus

Baileyn ristikkosillan vaikutus rakennesuunnitteluun ulottuu paljon siltojen lisäksi. Sen lähestymistapa modulaarinen muotoilu – standardoidut komponentit, työkaluton kokoonpano, skaalautuva konfiguraatio ja täydellinen vaihdettavuus – ennalta määritellyt periaatteet, jotka tukevat nyt kaikkea telinejärjestelmistä esivalmistettuihin rakennusrakenteisiin.

Akateemisessa rakennesuunnittelussa Bailey-silta mainitaan usein kanonisena esimerkkinä suunnittelu rajoitusten alaisena : siirrettävyyden, pystytysnopeuden ja kilpaileviin suuntiin vedetyn kantavuuden vaatimukset ja ratkaisun tyylikkyys olivat siinä, että löydettiin yksittäinen paneeligeometria, joka täytti kaikki kolme samanaikaisesti. Tämä tasapaino – 10 x 5 jalkaa terässuorakulmio, joka painaa 570 naulaa – on edelleen yksi merkittävimmistä suunnittelupäätöksistä rakennesuunnittelun historiassa.

Sir Donald Bailey sai elämänsä aikana suhteellisen vähän henkilökohtaista tunnustusta verrattuna hänen panokseensa. Hän kuoli vuonna 1985 viettäen suurimman osan urastaan ​​hiljaisena virkamiehenä. Hänen nimeään kantavat sillat kantavat kuitenkin edelleen kuormia jokien yli kaikilla asutuilla mantereilla – kestävämpi muistomerkki kuin useimmat insinöörit ovat koskaan saavuttaneet.