ผลกระทบของรถบรรทุกหนักต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากความล้าของสะพานเหล็ก

Abstract

การศึกษาวิจัยนี้ได้ตรวจวัดค่าความเครียดที่กึ่งกลางช่วงคานหลักของโครงสร้างสะพานเหล็กในเขตกรุงเทพมหานครจำนวน 5 สะพาน ซึ่งมีความยาวของช่วงคานหลักระหว่าง 30-50 เมตร จากนั้นได้ประเมินอายุการใช้งานของสะพานเหล็กเนื่องจากความล้า 3 แนวทางคือ แนวทางที่หนึ่ง เป็นการประเมินอายุการใช้งานของสะพานเหล็กจากข้อมูลการตรวจวัดความเครียดในภาคสนาม แนวทางที่สอง เป็นการประเมินอายุการใช้งานของสะพานเหล็กตามมาตรฐานของ AASHTO ที่ใช้แบบจำลองรถบรรทุก (fatigue truck) ในการประเมินอายุการใช้งานเนื่องจากความล้า จากการประเมินพบว่าเกิดความคลาดเคลื่อนของอายุการใช้งานถึง 40-73 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับอายุการใช้งานที่ได้จากข้อมูลการตรวจวัดความเครียด เนื่องจากแบบจำลองรถบรรทุกของ AASHTO ได้จากข้อมูลการตรวจวัดในสหรัฐอเมริกาซึ่งความเสียหายของสะพานส่วนใหญ่เกิดเนื่องจากรถบรรทุกกึ่งพ่วงขนาด 4 และ 5 เพลา ซึ่งต่างกับการใช้สะพานในประเทศไทย แนวทางสุดท้ายเป็นการประเมินอายุการใช้งานจากแบบจำลองรถบรรทุกที่ได้สร้างขึ้นจากข้อมูลการตรวจวัดความเครียด โดยแบ่งประเภทของรถออกเป็น 5 ประเภทคือ รถบรรทุกหกล้อ รถบัส รถบรรทุกสิบล้อ รถบรรทุกกึ่งพ่วง และรถบรรทุกพ่วง ค่าน้ำหนักและค่าตัวประกอบการขยายพลวัต (dynamic amplification factor) ของรถแต่ละประเภทนั้นหาจากแบบจำลองรถบรรทุกหนักโดยการทำออปติไมเซชัน (optimization) แบบจำลองที่ 1 สร้างจากการทำออปติไมเซชันของผลรวมสัดส่วนความคลาดเคลื่อนกำลังสองต่ำสุดระหว่างผลต่างของอัตราความเสียหายที่เกิดจากความเค้นจากการตรวจวัดและจากแบบจำลองของรถแต่ละประเภทเมื่อนำน้ำหนักและตัวประตัวประกอบการขยายพลวัตที่ได้ไปประเมินอายุการใช้งานเทียบกับอายุการใช้งานที่ได้จากข้อมูลการตรวจวัดแล้วยังมีความคลาดเคลื่อนที่สูงคือ 10-62 เปอร์เซ็นต์ แบบจำลองที่ 2 สร้างจากการทำออปติไมเซชันของผลรวมสัดส่วนความคลาดเคลื่อนกำลังสองต่ำสุดระหว่างผลต่างของอายุที่ประเมินได้จากความเค้นที่ได้จากการตรวจวัดและน้ำหนักจากแบบจำลอง และน้ำหนักรถบางประเภทที่ได้จากแบบจำลองที่ 2 นี้ไม่สอดคล้องกับความเป็นจริง ส่วนในแบบจำลองที่ 3 สร้างจากการทำออปติไมเซชันของผลรวมความคลาดเคลื่อนกำลังต่ำสุดระหว่างผลต่างจำนวนปีของความเสียหายที่เกิดจากความเค้นที่ได้จากการตรวจวัดกับน้ำหนักจากแบบจำลอง ซึ่งเป็นการพิจารณาทั้งอัตราความเสียหาย (แบบจำลองที่ 1) และอายุการใช้งาน (แบบจำลองที่ 2) ควบคู่กันไป น้ำหนักและค่าตัวประกอบการขยายพลวัตในการประเมินอายุการใช้งานเนื่องจากความล้าได้คือ น้ำหนักของรถบรรทุก หกล้อ รถบัส รถบรรทุกสิบล้อ รถบรรทุกกึ่งพ่วง และรถบรรทุกพ่วงเป็น 8.4 12.3 17.8 30.2 และ 47.1 ตัน ส่วนค่าตัวประกอบของรถบรรทุกหกล้อ รถบัส รถบรรทุกสิบล้อ รถบรรทุกกึ่งพ่วง และรถบรรทุกพ่วงเป็น 1.18 1.11 1.12 1.09 และ 1.04