يمكن تقسيم التطبيق العملي للجرانيت في هياكل الجسور إلى مستويين: أولاً، يتم استخدامه مباشرة كحجر طبيعي في مكونات الجسور؛ ثانيًا، يؤثر على تصميم أساسات الجسر باعتباره أساسًا جيولوجيًا. فيما يلي مقدمة منهجية من منظور الممارسة الهندسية.
I. تطبيق الجرانيت كمادة إنشائية
الجرانيت عبارة عن صخرة نارية ذات كثافة عالية (حوالي 2.6-2.7 جم / سم مكعب)، وقوة ضغط عالية (100-250 ميجاباسكال)، ومقاومة تآكل قوية، وامتصاص منخفض للماء، ومقاومة ممتازة للطقس. في هندسة الجسور، يتم استخدامه بشكل رئيسي في المجالات التالية:
1. رصف سطح الجسر وواجهة حاجز التصادم
في جسور الطرق السريعة، غالبا ما يستخدم الجرانيت لمعالجة حواجز التصادم (الدرابزين). على سبيل المثال، يستخدم تصميم حاجز الاصطدام لجسر تشانغشانباو الكبير (بطول 1797.52 مترًا) على طريق شنيانغ-جيلين السريع واجهة الجرانيت، مما يحل بشكل فعال مشاكل الفقاعات السطحية، وحفر قرص العسل، والتآكل الملحي الشتوي لحواجز التصادم الخرسانية التقليدية، مما يحسن بشكل كبير جودة البناء ومظهره.
2. درابزين الجسور ومكونات الديكور
يستخدم الجرانيت، بتركيبته الطبيعية الجميلة والمتينة، على نطاق واسع في الدرابزين والأعمدة وزخرفة أسطح الجسور الحضرية. في الطرق الحضرية الرئيسية في مدينة ليجيانغ، يتم استخدام الجرانيت لرصف أسطح الجسور، وبناء درابزين الجسور، وتزيين الأرصفة، مما يتحمل الأحمال الطويلة-من المركبات والمشاة مع تعزيز المشهد الحضري.
3. أسس الرصيف وهياكل الجدران الاستنادية
يمكن استخدام كتل أو ألواح الجرانيت لتعزيز وحماية أساسات أرصفة الجسور، خاصة في المناطق الساحلية أو المناطق ذات الرطوبة العالية. خصائصها الكيميائية المستقرة تقاوم بشكل فعال تآكل أيونات الكلوريد والتآكل الحمضي/القلوي، مما يمنع تآكل حديد التسليح ويطيل عمر خدمة الجسر. علاوة على ذلك، غالبًا ما يتم استخدام كتل الجرانيت في بناء الجدران الاستنادية وحماية المنحدرات في مشاريع الطرق القريبة من الجسور الجبلية.
4. مواد التقوية الهيكلية
في تعزيز الجسور القائمة، يمكن استخدام ألواح الجرانيت كمواد تبطين لبطانة الأنفاق أو تكسية الرصيف، مما يحسن الاستقرار العام للصخور المحيطة ويمنع المزيد من الضرر للهيكل بسبب التآكل الناتج عن الماء والعوامل الجوية.
ثانيا. تأثير الأجسام الجيولوجية الجرانيتية على أساسات الجسور
في مجال الهندسة الجيوتقنية، للجرانيت، باعتباره الطبقة الحاملة، تأثير حاسم على تصميم أساسات الجسور، وغالبًا ما يكون أكثر أهمية من الاستخدام المباشر للحجر نفسه.
1. نهاية-أساسات الركائز للجسور البحرية المتقاطعة-
يعتبر حجر الأساس من الجرانيت بمثابة طبقة تحمل مثالية لنهايات الأكوام في الجسور البحرية الكبيرة-. على سبيل المثال:
جسر هونج كونج-تشوهاي-جسر ماكاو: يتكون حجر الأساس بشكل أساسي من جرانيت يانشان، ويستخدم أساسات مركبة من الأنابيب الفولاذية ذات المقطع العرضي المتغير -، بقطر أقصى للكومة يبلغ 2.5 متر وطول أقصى للكومة يبلغ 137 مترًا، مصممة كأكوام احتكاك نهائية-.
طريق مضيق بينجتان-جسر السكك الحديدية: غطاء قاع البحر ضحل أو غير موجود، والصخر الأساسي يتكون بشكل أساسي من الجرانيت، ويتجاوز عمق المياه في مواقع الرصيف 40 مترًا. يتم استخدام -صب ممل كبير الحجم-في-المكان لأساسات الخوازيق، بقطر أقصى للوبر يصل إلى 4.5 متر، تم تصميمها كعمود-أساسات خوازيق.
2. التحديات الجيولوجية للجسور الجبلية
غالبًا ما يمثل إنشاء الجسور في المناطق الجبلية الغنية بالجرانيت- تحديات هندسية جيوتقنية فريدة. توضح دراسة حالة مشروع جسر في منطقة جبلية بشمال نيو ساوث ويلز، أستراليا، كيف أن طبقات التجوية الجرانيتية غير المستوية، والتجوية الكروية-المتطورة جيدًا (الصخور المعزولة)، وتسلل طبقات الصخور الضعيفة استلزمت إجراء تعديلات على تصميم الأساس الأصلي الموسع، الأمر الذي يتطلب استبدال الأساسات الخوازيق والأساسات الدقيقة. وتم تعزيز ذلك أيضًا بجدران ترابية وشبكات حماية من الانهيارات الصخرية لضمان استقرار الطرق والدعامات المؤدية إلى الجسر.
ثالثا. مادة الجرانيت المسحوقة كركام خرساني
الجرانيت المسحوق عبارة عن ركام صناعي عالي الجودة-يستخدم على نطاق واسع في خلطات خرسانة الجسور والإسفلت. تعمل قوتها العالية ومقاومتها للتآكل على تحسين متانة رصف سطح الجسر والهياكل الخرسانية بشكل كبير. وقد تم استخدام جرانيت Mount Airy في ولاية كارولينا الشمالية بالولايات المتحدة الأمريكية كمادة أساسية لمشاريع شهيرة مثل النصب التذكاري للحرب العالمية الثانية في واشنطن وجسر أرلينغتون التذكاري.
يلعب الجرانيت دورًا مزدوجًا في هندسة الجسور: فمن ناحية، فهو بمثابة حجر طبيعي عالي الأداء-من ناحية، لأسطح الجسور، والدرابزين، وحواجز التصادم، والهياكل الزخرفية؛ ومن ناحية أخرى، فهو بمثابة أساس صلب، مما يجعله طبقة تحمل مثالية لأساسات الأكوام -الجسور البحرية والجسور الجبلية. مع تقدم تكنولوجيا المعالجة، فإن تطبيق مكونات الجرانيت في تقوية الجسور وتحسين المتانة يتوسع تدريجياً. ومع ذلك، فإن وزنها الذاتي الكبير-وتكلفة المعالجة العالية تحتاج أيضًا إلى الموازنة بشكل شامل في التصميم الهندسي.