الجسور اختراعٌ مهمٌّ في تاريخ البشرية. فمنذ العصور القديمة، حين استخدم الناس الأشجار المقطوعة والأحجار المكدسة لعبور المجاري المائية والوديان، إلى استخدام الجسور المقوسة وحتى الجسور المُعلّقة بالكابلات، شهد تطورًا ملحوظًا. ويُمثّل افتتاح جسر هونغ كونغ-تشوهاي-ماكاو مؤخرًا إنجازًا هامًا في تاريخ الجسور. ففي بناء الجسور الحديثة، بالإضافة إلى استخدام الهياكل الخرسانية المُسلّحة، أصبحت المواد المعدنية، وخاصةً سبائك الألومنيوم، الخيارَ السائد نظرًا لمزاياها المتعددة.
في عام ١٩٣٣، استُخدم أول سطح جسر من سبائك الألومنيوم في العالم على جسر يمتد على نهر في بيتسبرغ بالولايات المتحدة. وبعد أكثر من عشر سنوات، في عام ١٩٤٩، أنجزت كندا جسرًا قوسيًا مصنوعًا بالكامل من الألومنيوم يمتد على نهر ساجويناي في كيبيك، بامتداد واحد يبلغ ٨٨.٤ مترًا. كان هذا الجسر أول هيكل من سبائك الألومنيوم في العالم. احتوى الجسر على أرصفة بارتفاع حوالي ١٥ مترًا ومسارين لحركة المركبات. استخدم سبائك الألومنيوم ٢٠١٤-T6، وبلغ وزنه الإجمالي ١٦٣ طنًا. وبالمقارنة مع الجسر الفولاذي المخطط له في الأصل، انخفض وزنه بنحو ٥٦٪.
منذ ذلك الحين، استمرّ الإقبال على الجسور الهيكلية المصنوعة من سبائك الألومنيوم في الازدياد. بين عامي ١٩٤٩ و١٩٨٥، شيّدت المملكة المتحدة حوالي ٣٥ جسرًا هيكليًا من سبائك الألومنيوم، بينما شيّدت ألمانيا حوالي ٢٠ جسرًا من هذا النوع بين عامي ١٩٥٠ و١٩٧٠. وقد وفّر بناء العديد من الجسور خبرةً قيّمةً لبناة جسور سبائك الألومنيوم في المستقبل.
بالمقارنة مع الفولاذ، تتميز مواد سبائك الألومنيوم بكثافة أقل، مما يجعلها أخف وزنًا بكثير، حيث تزن 34% فقط من وزن الفولاذ لنفس الحجم. ومع ذلك، تتمتع بخصائص قوة مماثلة للفولاذ. بالإضافة إلى ذلك، تتميز سبائك الألومنيوم بمرونة ممتازة ومقاومة للتآكل، مع انخفاض تكاليف الصيانة الهيكلية. ونتيجة لذلك، فقد وجدت تطبيقات واسعة النطاق في بناء الجسور الحديثة.
لقد قطعت الصين خطوات كبيرة في بناء الجسور أيضًا. يُعد جسر تشاوتشو، الذي يقف لأكثر من 1500 عام، أحد أهم إنجازات هندسة الجسور الصينية القديمة. في العصر الحديث، وبمساعدة الاتحاد السوفيتي السابق، قامت الصين أيضًا ببناء العديد من الجسور الفولاذية، بما في ذلك جسري نهر اليانغتسي في نانجينغ ووهان، بالإضافة إلى جسر نهر اللؤلؤ في قوانغتشو. ومع ذلك، يبدو أن استخدام جسور سبائك الألومنيوم في الصين محدود. كان أول جسر هيكلي من سبائك الألومنيوم في الصين هو جسر المشاة على طريق تشينغتشون في هانغتشو، والذي تم بناؤه عام 2007. تم تصميم هذا الجسر وتركيبه من قبل مهندسي الجسور الألمان، وتم استيراد جميع المواد من ألمانيا. في العام نفسه، تم تطوير وتصنيع جسر المشاة في شوجياهوي، شنغهاي، بالكامل محليًا باستخدام هياكل سبائك الألومنيوم. وقد استخدم في المقام الأول سبيكة الألومنيوم 6061-T6، وعلى الرغم من وزنه الذاتي البالغ 15 طنًا، إلا أنه يمكنه دعم حمولة 50 طنًا.
في المستقبل، تتمتع الجسور المصنوعة من سبائك الألومنيوم بآفاق تطوير واسعة في الصين لعدة أسباب:
يشهد بناء السكك الحديدية عالية السرعة في الصين ازدهارًا ملحوظًا، لا سيما في المناطق ذات التضاريس المعقدة في المناطق الغربية ذات الوديان والأنهار الكثيرة. ومن المتوقع أن تحظى الجسور المصنوعة من سبائك الألومنيوم، بفضل سهولة نقلها وخفة وزنها، بإمكانيات سوقية كبيرة.
المواد الفولاذية عرضة للصدأ، ويضعف أداؤها في درجات الحرارة المنخفضة. يؤثر تآكل الفولاذ بشكل كبير على استقرار الجسر، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة ومخاطر السلامة. في المقابل، تتميز مواد سبائك الألومنيوم بمقاومة عالية للتآكل، وأداء ممتاز في درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعلها مناسبة لمختلف الظروف المناخية، ويضمن متانة طويلة الأمد. على الرغم من أن تكاليف بناء جسور سبائك الألومنيوم قد تكون أعلى في البداية، إلا أن انخفاض تكاليف صيانتها يمكن أن يساعد في تقليص فجوة التكلفة بمرور الوقت.
تُعدّ الأبحاث المتعلقة بألواح جسور الألمنيوم، محليًا ودوليًا، متطورةً للغاية، وتُستخدم هذه المواد على نطاق واسع. يُوفر التقدم في أبحاث المواد ضمانًا تقنيًا لتطوير سبائك جديدة تُلبي متطلبات أداء مُختلفة. وقد حوّل مُصنّعو الألمنيوم الصينيون، بما في ذلك شركات عملاقة في هذا المجال مثل لياونينغ تشونغوانغ، تركيزهم تدريجيًا إلى مقاطع الألمنيوم الصناعية، مُرسين بذلك حجر الأساس لبناء جسور من سبائك الألمنيوم.
يفرض البناء السريع لمترو الأنفاق في المدن الصينية الكبرى متطلبات صارمة على الهياكل فوق الأرض. ونظرًا لمزاياها الكبيرة في خفة الوزن، من المتوقع تصميم واستخدام المزيد من جسور المشاة والطرق السريعة المصنوعة من سبائك الألومنيوم في المستقبل.
تم تحريره بواسطة ماي جيانج من MAT Aluminum
وقت النشر: ١٥ مايو ٢٠٢٤
