การปรับปรุงรอยต่อสะพานเหล็กด้วยพื้นเชื่อมต่อ

บทคัดย่อ

การออกแบบและการก่อสร้างสะพานเหล็กในอดีตส่วนใหญ่มักใช้รอยต่อขยายตัว (Expansion joint) เพื่อรองรับการเคลื่อนที่ของโครงสร้างสะพาน ซึ่งมักเสื่อมสภาพเมื่อใช้งานไปเป็นระยะเวลาหนึ่ง เนื่องจากเป็นจุดที่น้ำและสิ่งสกปรกสามารถซึมผ่านเข้าสู่โครงสร้างส่วนล่างได้ง่าย ทำให้เกิดต้นทุนในการบำรุงรักษาที่สูงและส่งผลต่ออายุการใช้งานของสะพาน ด้วยเหตุนี้ การนำแผ่นพื้นเชื่อมต่อ (Link slab) มาใช้แทนรอยต่อขยายตัว จึงเป็นทางเลือกหนึ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของสะพานเหล็กที่มีอยู่เดิม โดยแผ่นเชื่อมต่อจะมีบริเวณที่ไม่เชื่อมติด (Deboned zone) เพื่อลดความเค้นภายใน ประกอบกับการนำคอนกรีตสมรรถนะสูง (UHPC) ที่มีความสามารถในการรับแรงอัดและแรงดึงที่สูงเป็นพิเศษ ทั้งยังสามารถทนต่อการยืดตัวได้หลังการแตกร้าว มาร่วมใช้งานในการออกแบบ ส่งผลให้แผ่นพื้นเชื่อมต่อมีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น การศึกษาพิจารณากรณีการปรับปรุงรอยต่อโครงสร้างสะพานเหล็กซึ่งมีช่วงพาดเดี่ยวปกติ (Typical simple span) เท่ากับ 25 เมตร ผลการศึกษาจากโปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้างพบว่า เมื่อใช้คอนกรีตสมรรถนะสูงที่มีค่ากำลังรับแรงอัด 100 MPa มาก่อสร้างแผ่นพื้นเชื่อมต่อ สามารถออกแบบเปลี่ยนรอยต่อสะพานเป็นแผ่นพื้นเชื่อมต่อได้ต่อเนื่องจำนวน 4 ช่วงพาด ซึ่งทำให้ระยะห่างของรอยต่อสะพานเพิ่มขึ้นจากเดิม 25 เมตรเป็นยาวถึง 100 เมตร ผลการวิเคราะห์โครงสร้างสะพานยังพบด้วยว่า แผ่นพื้นเชื่อมต่อช่วยลดการเสียรูปโดยภาพรวมของโครงสร้างสะพานได้ ทั้งจากน้ำหนักบรรทุกจรและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังนั้นการเปลี่ยนรอยต่อสะพานเป็นแผ่นพื้นเชื่อมต่อ ในภาพรวมจึงเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการรับแรงให้กับโครงสร้างสะพานในหลายๆ มิติ ทั้งยังทำให้สามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษาสะพานในระยะยาว อย่างไรก็ดีการศึกษาพบว่าแผ่นพื้นเชื่อมต่ออาจมีผลทำให้ฐานรองรับสะพานเดิมในบางตำแหน่งเกิดภาระในการรับแรงที่มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในกรณีดังกล่าวผู้ออกแบบอาจจำเป็นต้องพิจารณาเปลี่ยนฐานรองรับสะพานให้เหมาะสมตามขนาดแรงที่เพิ่มขึ้นด้วย