สะพานคานรูปกล่อง

สะพานคานรูปกล่อง ( หรือ box section bridge) เป็นสะพานที่คานหลักประกอบด้วยโครงสร้างรูปกล่องกลวง โดยทั่วไปแล้ววัสดุของคานรูปกล่องจะเป็นคอนกรีตอัดแรง เหล็กกล้าโครงสร้าง หรือวัสดุประกอบของเหล็กและคอนกรีตเสริมแรง ปรกติส่วนตัดขวางของกล่องจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือรูปสี่เหลี่ยมคางหมู สะพานคานรูปกล่องจะใช้สำหรับโครงสร้างสะพานลอยทางหลวงและทางยกระดับของระบบรถไฟฟ้าขนส่งมวลชน แม้ว่าสะพานคานรูปกล่องจะเป็นรูปแบบหนึ่งของสะพานแบบคาน แต่คานรูปกล่องอาจใช้กับสะพานขึงและสะพานแบบอื่น ๆ ได้เช่นกัน

การพัฒนาคานเหล็กรูปกล่อง 
ใน พ.ศ. 2462 พันตรีกิฟฟอร์ด มาร์เทล (Gifford Martel) ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าของสถาบันทดลองการสร้างสะพาน (Experimental Bridging Establishment, EBE) ที่เมืองไครสต์เชิร์ช มณฑลแฮมป์เชอร์ ประเทศอังกฤษ ซึ่งทำการวิจัยความเป็นไปได้ของการใช้รถถังเพื่อจุดประสงค์ด้านวิศวกรรมในสนามรบ เช่น การวางสะพานและการกวาดล้างทุ่นระเบิด โดยเขาได้ทำการทดลองกับรถถังรุ่นมาร์กไฟว์ (Mark V) ที่ปรับปรุงแล้ว ส่วนประกอบของสะพานพัฒนาสำหรับการบุกจู่โจม ซึ่งออกแบบโดยพันตรีชาร์ลส์ อิงกลิส (Charles Inglis RE) เป็นสะพานประตูระบายน้ำคลอง (Canal Lock Bridge) ซึ่งมีความยาวเพียงพอสำหรับช่วงคลองที่มีประตูระบายน้ำ พันตรีมาร์เทลเชื่อมสะพานเข้ากับรถถังและใช้พลังงานไฮดรอลิกที่สร้างโดยเครื่องยนต์ของรถถังเพื่อบังคับสะพานให้เข้าที่ สำหรับการกวาดล้างทุ่นระเบิดรถถังถูกติดตั้งด้วยลูกกลิ้งขนาด 2 ตัน

มาร์เทลยังได้พัฒนาแนวคิดสะพานใหม่ที่ EBE ซึ่งถูกเรียกว่าสะพานมาร์เทล (Martel bridge) ซึ่งเป็นสะพานคานรูปกล่องแบบแยกส่วนที่เหมาะสำหรับการใช้งานทางทหาร สะพานมาร์เทลถูกนำมาใช้โดยกองทัพอังกฤษใน พ.ศ. 2468 ในชื่อสะพานคานรูปกล่องขนาดใหญ่ (Large Box Girder Bridge) ส่วนสะพานคานรูปกล่องขนาดเล็ก (Small Box Girder Bridge) ซึ่งเป็นแบบที่ลดขนาดลง ยังถูกนำมาใช้โดยกองทัพอย่างเป็นทางการใน พ.ศ. 2475 รุ่นคานรูปกล่องขนาดเล็กนี้ถูกลอกเลียนแบบโดยหลายประเทศ รวมถึงประเทศเยอรมนี ซึ่งเรียกรุ่นของตนว่า Kastenträger-Gerät (K-Gerät) สหรัฐอเมริกาเป็นอีกประเทศหนึ่งที่กองทัพนำไปสร้างเป็นของตนเองโดยมีชื่อรุ่นว่า H-20 นอกจากนี้ต่อมาในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง การก่อสร้างแบบแยกส่วนซึ่งเป็นพื้นฐานของสะพานมาร์เทล กลายเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งของสะพานเบลีย์ (Bailey Bridge) ใน พ.ศ. 2497 คณะกรรมาธิการว่าด้วยรางวัลนักประดิษฐ์ (Royal Commission on Awards to Inventors) ได้มอบรางวัลมูลค่า 500 ปอนด์สเตอร์ลิงแก่มาร์เทล สำหรับการละเมิดการออกแบบสะพานของเขาโดยดอนัลด์ เบลีย์ (Donald Bailey) ผู้ออกแบบสะพานเบลีย์

แบบสะพานทั้งรุ่นคานรูปกล่องขนาดใหญ่และคานรูปกล่องขนาดเล็กถูกนำมาใช้งานอย่างมากในสงครามโลกครั้งที่สอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งรุ่นคานรูปกล่องขนาดเล็ก

สะพานคานรูปกล่อง (ไม่ใช่แบบแยกส่วน) เป็นตัวเลือกที่นิยมระหว่างการขยายการสร้างถนนในคริสต์ทศวรรษที่ 1960 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโลกตะวันตก ซึ่งโครงการสะพานใหม่หลายโครงการถูกดำเนินการไปพร้อม ๆ กัน ผลกระทบที่ร้ายแรงต่อการใช้งานสะพานแบบนี้คือการเกิดภัยพิบัติร้ายแรง 3 ครั้งต่อเนื่อง เมื่อสะพานสร้างใหม่พังทลายลงใน พ.ศ. 2513 ได้แก่สะพานเวสต์เกต (West Gate Bridge ในเมืองเมลเบิร์น ออสเตรเลีย) และสะพานเคลด์ได (Cleddau Bridge ในแคว้นเวลส์ สหราชอาณาจักร) และ พ.ศ. 2514 ได้แก่สะพานซืดบรืคเค (Südbrücke ที่เมืองโคเบล็นทซ์ ประเทศเยอรมนี) มีผู้เสียชีวิต 51 คนในอุบัติภัยเหล่านี้ ซึ่งนำไปสู่การจัดตั้งคณะกรรมการเมอร์ริสัน (Merrison Committee) เพื่อสอบหาสาเหตุขึ้นในสหราชอาณาจักร และมีการลงทุนในงานวิจัยใหม่จำนวนมากเกี่ยวกับพฤติกรรมของคานเหล็กกล่อง

สะพานส่วนใหญ่ที่ยังอยู่ในระหว่างการก่อสร้างในขณะนั้นถูกเลื่อนกำหนดออกไปเพื่อตรวจสอบหลักการออกแบบเบื้องต้น บางสะพานถูกทิ้งร้างและสร้างใหม่เป็นสะพานรูปแบบผสมผสานต่าง ๆ ส่วนใหญ่ที่ยังคงเป็นสะพานคานกล่องเช่นสะพานเออร์สกิน (Erskine Bridge ในประเทศสกอตแลนด์) ได้รับการออกแบบใหม่หรือเสริมความแข็งแรงเพิ่มเติมในภายหลัง สะพานบางแห่งได้รับการเสริมความแข็งแรงไม่กี่ปีหลังจากเปิดใช้งาน และดำเนินการซ้ำเพิ่มเติมในปีต่อ ๆ มา โดยมักเกิดจากปริมาณการจราจรที่เพิ่มขึ้นมากรวมทั้งมาตรฐานการออกแบบที่สูงขึ้น สะพานหุบเขาเออร์เวล (Irwell Valley bridge ในประเทศอังกฤษ) ซึ่งสร้างใน พ.ศ 2513 ได้รับการเสริมความแข็งแรงใน พ.ศ. 2513 และอีกครั้งใน พ.ศ. 2543

การก่อสร้าง 
หากทำจากคอนกรีต สะพานคานรูปกล่องอาจหล่อแบบในที่โดยใช้โครงค้ำยันซึ่งถอดออกหลังจากสร้างเสร็จ หรือหล่อเป็นส่วนแล้วมาประกอบหากเป็นสะพานชิ้นส่วนสำเร็จ ชิ้นส่วนของคานรูปกล่องอาจสร้างสำเร็จในลานผลิตจากนั้นจึงเคลื่อนย้ายมายังสถานที่ก่อสร้างและวางโดยใช้ปั้นจั่น

สำหรับคานเหล็กกล่อง โดยปกติแล้วคานจะถูกสร้างนอกสถานที่และยกเข้าที่ด้วยปั้นจั่น โดยมีส่วนที่เชื่อมต่อกันด้วยสลักเกลียว (Bolt) หรือการเชื่อม หากเป็นสะพานพื้นคอนกรีตผสมเสร็จ มักจะใช้การหล่อแบบในที่โดยใช้ค้ำยันชั่วคราวที่รองรับโดยคานเหล็ก

สะพานรูปแบบใด ๆ อาจถูกติดตั้งโดยใช้เทคนิคการเลื่อนชิ้นส่วนโครงสร้างทั้งหมดไปบนเสาโดยใช้ตัวโครงสร้างเอง (incremental launching) ซึ่งวิธีนี้ปั้นจั่นสนาม (gantry crane) จะถูกใช้เพื่อวางส่วนใหม่ต่อจากส่วนที่เสร็จแล้วของสะพานไปจนกว่าโครงสร้างส่วนบนของสะพานจะเสร็จสมบูรณ์

ข้อดีและข้อเสีย 
 ข้อดี คือ ลดความหนาของพื้นและน้ำหนักรวมของสะพาน ต้นทุนต่ำกว่า รับกำลังต่อหน่วยพื้นที่ของคอนกรีตได้มากกว่า มีการรับประกันคุณภาพเนื่องจากการหล่อแบบสำเร็จนอกสถานที่

 ข้อเสีย (แบบที่ไม่ใช่โครงสร้างแบบแยกส่วนเป็นหลัก) คือ คานเหล็กโครงสร้างมีราคาสูง ค่าขนส่งชิ้นส่วนในโครงการมีต้นทุนสูง

สมุดภาพ

ดูเพิ่ม 
 สะพานขึง
 สะพานแขวน

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 
 

สะพาน
สะพานแบ่งตามประเภทโครงสร้าง
โครงสร้างเหล็กรูปพรรณ
สิ่งประดิษฐ์ของอังกฤษ