ลวดเหล็กเกือบ 40,000 เส้นค้ำยันสะพานที่สูงที่สุดในโลก
สะพานข้ามแกรนด์แคนยอนฮวาเจียง ซึ่งเป็นสะพานที่สูงที่สุดในโลก ตั้งอยู่ในมณฑลกุ้ยโจว ทางตะวันตกเฉียงใต้ของจีน อาศัยสายเคเบิลหลักขนาดมหึมาสองเส้น แต่ละเส้นประกอบด้วยลวดเหล็กเกือบ 40,000 เส้น แต่ละเส้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 5.7 มิลลิเมตร สายเคเบิลเหล่านี้ทำหน้าที่ยึดสะพานซึ่งทอดข้ามหุบเหวลึกที่มักถูกอธิบายว่าเป็น “รอยแยกของพื้นดิน”
สายเคเบิลหลักซึ่งเป็นโครงสร้างสำคัญของสะพานแขวนทุกแห่ง จำเป็นต้องมีความแข็งแรงและทนทานเป็นพิเศษในสถานที่ที่ท้าทายแห่งนี้ ที่น่าทึ่งคือ หากนำลวดจากสายเคเบิลหลักทั้งสองเส้นมาต่อกัน ความยาวรวมจะสามารถวนรอบเส้นศูนย์สูตรของโลกได้ถึงสองรอบ
“ลมในหุบเขานั้นคาดเดาไม่ได้ และอุณหภูมิและความชื้นก็ผันผวนอย่างมาก ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนเช่นนี้ สายเคเบิลหลักจึงต้องมีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ มีความเหนียวดีเยี่ยม และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี” หลัว จื้ออัน ผู้จัดการทั่วไปของบริษัทวิศวกรรมสายเคเบิลในเครือ Guizhou Steel Rope (Group) Co., Ltd. กล่าว
ลวดเหล็กที่ใช้ในสายเคเบิลหลักของสะพานมีกำลังรับแรงดึงสูงถึง 2,000 เมกะปาสคาล megapascals ซึ่งหมายความว่าหน้าตัดของลวดแต่ละตารางมิลลิเมตรสามารถรับน้ำหนักได้เทียบเท่าประมาณ 0.2 ตัน ซึ่งสูงกว่ามาตรฐานสากลถึง 7.5% การบรรลุความแข็งแรงระดับนี้ในขณะที่ยังคงรักษาความทนทานที่จำเป็นไว้ได้นั้นเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมที่สำคัญ เนื่องจากความแข็งแรงที่สูงขึ้นมักจะลดความยืดหยุ่นลง
ในปี 2022 บริษัท Guizhou Steel Rope ได้ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยกุ้ยโจวและมหาวิทยาลัยจงหนาน (Central South University) เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุโลหะผสม ส่งผลให้สามารถผลิตวัสดุสายเคเบิลประสิทธิภาพสูงสำหรับสะพานได้ภายในประเทศจีนเอง
“มันเหมือนกับการปรับปรุงสูตรยา เราทดสอบส่วนผสมของโลหะผสมต่างๆ เพื่อหาสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างความแข็งแรงและความเหนียวtoughness or ทนทาน” หลัวกล่าว เพื่อรับมือกับสภาพอากาศชื้นในหุบเขา ทีมงานยังได้พัฒนาสารเคลือบโลหะผสมสังกะสี-อะลูมิเนียม-แมกนีเซียมแบบใหม่ และกระบวนการระบายความร้อนแบบควบคุมหลังการชุบ ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้ถึง 2.5 เท่า นวัตกรรมเหล่านี้ได้รับสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์เกือบ 10 ฉบับ
นอกจากวัสดุที่แข็งแรงทนทานแล้ว สายเคเบิลเหล่านี้ยัง “ฉลาด” อีกด้วย วิศวกรได้ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยเป่ยจิงเจียวทง (Beijing Jiaotong University) คิดค้นวิธีการติดตั้งเซ็นเซอร์แบบไฟเบอร์เกรตติ้งไว้ภายในสายเคเบิลหลัก ข้อมูลที่รวบรวมโดยเซ็นเซอร์จะถูกส่งไปยังเทอร์มินัลตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นการฝัง “ระบบประสาทอัจฉริยะ” ไว้ในสะพานอย่างมีประสิทธิภาพ และเปลี่ยนการบำรุงรักษาจากการประเมินตามประสบการณ์ไปสู่การจัดการที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล
นวัตกรรมยังคงเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญของบริษัท ปัจจุบัน Guizhou Steel Rope กำลังเตรียมจัดตั้งห้องปฏิบัติการหลักระดับจังหวัดสำหรับวัสดุลวดโลหะพิเศษ โดยมีเป้าหมายเพื่อจัดหาเทคโนโลยีหลักสำหรับโครงการโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ในอนาคต
สะพานแห่งนี้ยังกลายเป็นกลไกสำคัญใหม่สำหรับการพัฒนาภูมิภาคอีกด้วย ณ วันที่ 28 มกราคม มีผู้เยี่ยมชมมากกว่า 1.3 ล้านคน และมีการสัญจรของยานพาหนะกว่า 200,000 คัน ซึ่งช่วยกระตุ้นเศรษฐกิจในท้องถิ่นอย่างต่อเนื่อง
