A bailey truss är en prefabricerad brokomponent av stålpanel byggd av triangulerade övre och nedre kordar, vertikala stolpar och diagonalstag, designad för att fästas ihop på plats utan kranar, svetsning eller gjutna fundament. Varje panel är 3.048 meter (10 fot) lång och ungefär 1,4 till 2,15 meter höga beroende på tillverkare, och flera paneler kombineras sida vid sida och våning för våning för att bilda en balk som är stark nog att bära fordon, järnväg eller fotgängare. Systemet utvecklades ursprungligen för militära flodkorsningar, men samma panellogik ligger nu till grund för de flesta modulära stålbroar som säljs för landsvägar, gruvtransportrutter, katastrofhjälp och tillfälliga motorvägsomvägar.
Den avgörande egenskapen hos en bailey truss är utbytbarhet. Varje panel från en given serie delar identiska stifthål, så en entreprenör kan utöka ett spann, lägga till en andra rad för extra bredd eller stapla en andra våning för extra styrka med samma lager av delar. Det enda designbeslutet är anledningen till att bailey truss-formatet har varit i kontinuerlig användning i mer än åtta decennier medan andra tillfälliga brokoncept har kommit och gått.
Rent praktiskt svarar en bailey truss på tre frågor som ett projektteam vanligtvis ställer först: hur snabbt kan det gå upp, hur mycket kan det bära och kan det återanvändas någon annanstans efteråt. Eftersom panelen är en standardbyggsten snarare än en specialtillverkad, tenderar alla tre svaren att vara bättre än vad en platsspecifik stål- eller betongdesign kan erbjuda inom samma tidslinje.
Panelbrokonceptet går tillbaka till ett krigstidskrav på ett korsningssystem som infanteriet kunde bygga under fältförhållanden med grundläggande verktyg och inga tunga anläggningar. Kärnidén, en återkommande triangulerad panel förenad med en enda stiftstyp, löste två problem på en gång: den tog bort behovet av svetsning på plats och den lät samma lager av delar återanvändas över dussintals olika spännlängder.
Det som höll formatet relevant långt efter att dess ursprungliga syfte bleknat är det faktum att panellogik skalar i båda riktningarna. En enda rad paneler hanterar en gångbro; tre rader staplade två våningar högt, ackordförstärkt, hanterar en lastad motorvägsbil. Väldigt få strukturella system erbjuder som sträcker sig från en reservdelskatalog, vilket är anledningen till att civila entreprenörer, gruvoperatörer och katastrofhjälpsorganisationer fortfarande specificerar en bailey truss layout idag snarare än en skräddarsydd stålbalk.
| Era | Primär användning |
|---|---|
| Originaldesign avsikt | Snabba flodkorsningar, handmonterade utan kranar |
| Återuppbyggnad efter en konflikt | Ersätter skadade civila väg- och järnvägskorsningar |
| Nuvarande kommersiell användning | Tillträde till landsbygden, vägar för gruvdrift, katastrofinsatser, omvägar på motorvägar, fotgängare och allmännyttiga korsningar |
En färdig bailey truss bridge är en stapel av ett litet antal repeterande delar. Att förstå vad varje del gör gör det mycket lättare att läsa en leverantörs reservdelslista eller en monteringsritning.
| Komponent | Funktion | Typiskt material |
|---|---|---|
| Panelackord | Uppbär huvudspänningen och kompressionskrafterna längs spännvidden | Dubbelkanal stål |
| Vertikalt inlägg | Överför däckbelastningen till ackorden och håller panelen kvadratisk | 8 gauge I-balksektion |
| Diagonal stag | Kompletterar det triangulerade mönstret som ger panelen dess styvhet | Valsad stålsektion |
| Panelstift | Förenar intilliggande paneler vid han- och honklackarna | Smidd legerat stål, cirka 3 kg vardera |
| Akterspegel | Spänner mellan de två fackverkslinjerna och bär däcket | Valsad stålbalk |
| Svajstag och rakare | Motstå sidovind och vibrationsbelastningar, förhindra sidosvajning | Dragstänger av stål |
| Schack och stringers | Bilda löpardäckets yta för fordon eller gångtrafik | Rutplåt av trä eller stål |
| Lager och ändstolpe | Överför hela trussreaktionen till distansen | Gjutet eller tillverkat stål |
På den nedre kordan av varje panel håller fyra balksätesplattor akterspegeln på plats, och två ovala hål i änden av kanalen accepterar svängningsstagsanslutningen. Eftersom samma stiftstorlek och hålavstånd upprepas över hela panelen, kan en besättning demontera en bailey truss-bro och bygga om den i en helt annan spännlängd med samma inventarie, vilket är den främsta anledningen till att hyresflottor är byggda kring detta format.
Styrkan hos en bailey truss kommer inte från någon enskild tung del, den kommer från geometri. En triangel är den enda polygonen som inte kan ändra form utan att ändra längden på en av dess sidor, så när diagonalstagen, vertikalerna och ackorden har nålats till trianglar, motstår panelen att böjas utan att behöva en solid stålplåtsbana.
Detta har två praktiska konsekvenser som är viktiga för alla som specificerar ett projekt:
Ingenjörer beskriver denna effektivitet med hjälp av ett styrka-till-vikt-förhållande, och det är anledningen till att en panel på 300 kilo kan, i kombination med andra i rätt konfiguration, stödja fordon som väger många ton.
Panelgeometri är en av de få saker som har förblivit nästan oförändrad mellan tillverkare sedan den ursprungliga brittiska designen, varför delar från olika epoker och olika fabriker ofta fortfarande är kompatibla. Förstärkta ackordpaneler och dubbelvåningspaneler ändrar bara lastvägen, inte baskuvertet.
| Parameter | Typiskt värde |
|---|---|
| Panellängd | 3 048 m (10 fot), stifthål till stifthål |
| Panelhöjd | 1,45 m till 2,15 m beroende på serie |
| Panelvikt | 270 kg till 349 kg |
| Standard vägbredd | 3,27 m enkelfil, 4,25 m bred fil |
| Panelstift weight | Cirka 3 kg per stift |
| Praktiskt tydlig spännvidd | 6 m till över 90 m med mellanliggande bryggor för längre turer |
Eftersom varje panel väger under 350 kilogram kan en besättning på fyra till sex personer lyfta och nåla en panel för hand, vilket är precis det som gjorde formatet praktiskt för platser dit mobilkranar inte kan nå. Tyngre däck- och akterspegelsdelar rullas vanligtvis på plats på tillfälliga rullar istället för att bäras.
Den enskilt största fördelen med ett bailey truss-system är att lastkapaciteten är ett byggstensproblem snarare än ett redesignproblem. Istället för att konstruera en ny bro för varje spann och axellast, upprepas samma panel i olika rad- och berättelsekombinationer.
| Konfiguration | Rader x berättelser | Typisk passform |
|---|---|---|
| SS | 1 x 1 | Spångar, gårds- och lättbrukskorsningar |
| DS | 2 x 1 | Lätta fordon landsvägar |
| TS | 3 x 1 | Enfiliga motorvägssektioner med medelhög spännvidd |
| DD | 2 x 2 | Längre spännvidder med måttlig trafik med tunga fordon |
| TD | 3 x 2 | Långt spann, full last på motorvägen, gruvdriftsrutter |
Att välja mellan dessa konfigurationer beror på två siffror: den fria spännvidden som platsen behöver och den designfordon eller rälslast som bron måste bära. Som ett allmänt mönster, fördubblar antalet fackverksrader ungefär böjkapaciteten, medan att lägga till en andra våning främst hjälper till med längre spann där nedböjning, inte råhållfasthet, blir den begränsande faktorn.
De flesta bailey truss-broar som byggs idag är designade kring vanliga motorvägslastmodeller som t.ex HS-20, HL-93 eller jämförbara lastväskor för tunga fordon , och val av konfiguration är det som låter en paneltyp täcka ett så brett spektrum av resultat. En enkel-singel-konfiguration är i allmänhet lämpad för spännvidder upp till cirka 30 meter med lätt trafik, medan en ackordförstärkt dubbel-dubbel eller trippel-dubbel layout kan skjuta användbara spännvidder långt över 60 meter medan den fortfarande bär full last på motorvägen.
Rapporterade lastintervall mellan nuvarande leverantörer ligger vanligtvis mellan 30 och 70 ton beroende på konfiguration, span och story count, enligt tillverkarens produktlitteratur. Två praktiska regler visas konsekvent i projektplaneringsdokument:
För korsningar med flera spann, läggs mellanliggande pirer helt enkelt till med panellängds intervall, vilket innebär att en bailey truss-layout i princip kan förlängas på obestämd tid så länge pirens avstånd och markförhållanden tillåter det. Planeringsteam bekräftar vanligtvis tre inmatningar innan de slutför en konfiguration: fordonets designvikt och axelavstånd, den fria spännvidden som krävs av korsningen och markens bärförmåga som är tillgänglig för distanser eller mellanliggande pirer.
Två tekniska detaljer skiljer ett välplanerat bailey truss-projekt från ett dåligt planerat: avböjningskontroll och pre-camber. När spännlängden ökar, böjs en fackverk under rörlig belastning mer även om den är tekniskt stark nog att bära vikten, och överdriven avböjning skapar en grov körning och långvarig trötthet vid stiftanslutningarna.
För att kompensera detta byggs vanligtvis längre spännvidder med en liten uppåtriktad pre-camber, vilket innebär att den olastade fackverket sitter något högre i mitten än i ändarna, så att den under full trafikbelastning lägger sig till en jämn, bekväm profil snarare än att hänga ned synligt. Platsteam kontrollerar också tre stödjande detaljer innan de öppnar en korsning:
Korder och stolpar är vanligtvis rullade av höghållfast låglegerat stål, med panelstift smidda av legerat stål såsom 30CrMnTi för slitstyrka vid anslutningspunkterna. Eftersom en bailey truss förväntas sitta utomhus, ofta nära vatten, är korrosionsskydd inte en eftertanke, det är en del av basspecifikationen.
Två beläggningsmetoder dominerar nuvarande produktion. Varmförzinkning korroderar med ungefär en trettiondel av hastigheten för obehandlat stål i samma miljö och är allmänt dokumenterat att leverera flera decennier av underhållsfri livslängd på utomhusstålkonstruktioner. Alternativet är ett oorganiskt zinkrikt primersystem, som ger ett starkt skydd vid lägre fraktvikt men som i allmänhet behöver en ommålningscykel tidigare än en full varmdoppningsbeläggning. Stift och mindre fästelement galvaniseras nästan alltid separat, eftersom deras lilla tvärsnitt gör dem till den snabbaste delen av monteringen att korrodera om de lämnas obelagda.
För kustnära, marina eller tunga avisningssaltmiljöer kräver projektspecifikationerna alltmer ett duplexsystem, vilket betyder ett galvaniserat basskikt toppat med en kompatibel färgbeläggning, eftersom saltexponering accelererar zinkförbrukningen märkbart snabbare än en typisk inlandsanläggning.
| Beläggning | Bäst lämpad miljö | Relativt livslängd |
|---|---|---|
| Varmförzinkning | Allmän utomhus, inre och måttlig luftfuktighet | Långa, ofta decennier innan första underhåll |
| Zinkrik grundfärg | Lättare, kostnadskänsliga projekt | Måttlig, ommålningscykel krävs tidigare |
| Duplex (galvaniserad plus färg) | Kustnära, marina, kraftiga saltexponeringar | Längst, kombinerar båda skyddsmekanismerna |
Uppskjutningssekvensen är den andra anledningen till att detta system fortfarande är populärt för nöd- och fjärrarbete: det är inte beroende av tunga kranar som når övergångsstället.
Eftersom varje panel väger mindre än 350 kilo och varje anslutning är en stift snarare än en svets, kan en utbildad besättning bygga en bro med måttlig spännvidd på några dagar med hjälp av handverktyg och en liten stödkran för däckskomponenterna, snarare än de veckor som vanligtvis behövs för en korsning av gjuten betong.
Även om bailey truss-formatet ursprungligen byggdes för tillfällig militär användning, förblir korrekt underhållna installationer rutinmässigt i tjänst i flera decennier, inklusive på allmänna vägar som transporterar regelbunden trafik. Fältstudier på brokomponenter av varmförzinkad stål har registrerat att strukturer förblir i stort sett underhållsfria för 50 år eller mer i typiska inlandsmiljöer.
| Kontrollera | Frekvens | Vad man ska leta efter |
|---|---|---|
| Täthet för stift och bult | Efter första säsongen, sedan årligen | Lek eller rörelse vid panelleder |
| Beläggning condition | Årligen | Repor, ren metall eller rostblödning |
| Dräneringsvägar | Säsongsmässigt | Stående vatten mot det nedre ackordet |
| Däckfästen | Årligen | Lös schackplåt eller slitet timmerschack |
Ingen av dessa uppgifter kräver specialiserade certifieringsorgan eller tung utrustning, vilket håller livscykelkostnaden låg jämfört med en permanent struktur med liknande spännvidd.
Ekonomin med ett bailey truss-projekt handlar sällan om enbart ståltonnage. Tre faktorer avgör vanligtvis om en panelbro eller en fast struktur är mer meningsfull för en given korsning:
För korsningar som är genuint permanenta och centralt belägna vinner ofta en fast struktur på långvarigt underhållsenkelhet. För allt som är tillfälligt, avlägset eller föremål för ändrade trafikmönster, är möjligheten att flytta en bailey truss senare ofta den avgörande faktorn snarare än initial materialkostnad.
Ansökningslistan har vuxit långt bortom systemets ursprungliga militära roll. Vanliga nuvarande användningsområden inkluderar:
Det här utbudet av användningsfall är exakt varför panelbestånd, snarare än en enda fast brodesign, har blivit standardsättet för leverantörer att tänka på produktlinjen bailey truss: samma inventarie betjänar ett gårdsspår en månad och en motorväg nästa.
Fackverket är den triangulerade panelstrukturen som bär last; Den kompletta bailey-bron inkluderar även däck, akterspegeln, stag och distansanslutningar byggda av den fackverket.
Enkelspannlayouter når vanligtvis 30 till 60 meter beroende på konfiguration, med ackordförstärkta dubbel- eller trippelradslayouter som kan överskrida det intervallet innan en mellanbrygga blir nödvändig.
Ja. Att lägga till rader, en extra berättelse eller ackordförstärkning höjer kapaciteten, och konfigurationer som är klassade för vanliga motorvägslastmodeller som HS-20 eller HL-93 är vanliga i nuvarande tillverkarspecifikationer.
Paneler byggda med samma standardstiftavstånd och hålmönster, såsom den allmänt använda 321-typgeometrin, är i allmänhet utbytbara, vilket är anledningen till att många uthyrningsflottor blandar lager från olika produktionsserier.
Med varmförzinkade komponenter och grundläggande underhåll är flera decennier av service realistisk, och vissa installationer har dokumenterats vara i stort sett underhållsfria i över 50 år.
Den behöver jämna, stabila bärpunkter på varje bank snarare än en fullständig grund, vilket är en viktig anledning till att den kan användas mycket snabbare än en platsgjuten struktur.
Ja, detta är en av formatets kärnfördelar. Paneler är stiftade snarare än svetsade, så en komplett fackverk kan demonteras och återuppföras på en annan spännlängd eller plats med samma material.
Lösa svängningsstag eller stiftanslutningar är den vanligaste orsaken. Återmontering av stag och bekräftande av fullt stiftingrepp löser vanligtvis märkbara rörelser.
Panelbroar har använts för provisoriska järnvägskorsningar, även om konfiguration, däck och lagerdetaljer skiljer sig från en väginstallation och är konstruerade separat för järnvägslastning.
En typisk besättning på sex till tio personer kan bygga en måttlig spännvidd med hjälp av handverktyg, eftersom individuella paneler väger under 350 kilogram och anslutningar är stiftade snarare än svetsade.