فوق نهر هونغشوي في مضيق لونغتان بمحافظة تيانعِه بمنطقة قوانغشي الذاتية الحكم لقومية تشوانغ، يمتد جسر مقوس من الخرسانة يبلغ طوله الرئيسي 600 متر عبر ضفتي النهر كقوس قزح ملقى على الماء. هذا هو جسر تيانعِه لونغتان العظيم، الذي رفع الرقم القياسي العالمي للمسافة بين دعامتي الجسور المقوسة الخرسانية من 445 مترًا إلى 600 متر دفعة واحدة، متجاوزًا بذلك المنطقة التقنية المحظورة البالغة 600 متر والتي يعترف بها قطاع الصناعة.
في 24 أغسطس، في مؤتمر جوائز العلوم والتكنولوجيا لمنطقة قوانغشي لعام 2026، حصلت "التقنيات الأساسية لبناء الجسور المقوسة الخرسانية بمسافة 600 متر" التي قادها الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة والأستاذ بجامعة قوانغشي تشنغ جيليان على الجائزة الكبرى لجائزة قوانغشي للتقدم العلمي والتكنولوجي. وقد سبق لجسر تيانعِه لونغتان العظيم أن نال أعلى جائزة للجسور الكبيرة للطرق والسكك الحديدية من الاتحاد الدولي للجسور والهياكل الهندسية.
الجسور المقوسة نوع مهم من الجسور الحديثة. كان قطاع الصناعة يرى سابقًا أن المسافة بين دعامتي الجسور المقوسة الخرسانية العادية يصعب أن تتجاوز 400 متر، وأن الجسور المقوسة الخرسانية المملوءة بأنابيب فولاذية يصعب أيضًا أن تتجاوز 500 متر. يقول تشنغ جيليان: "لقد نشرت دول قوية في بناء الجسور مثل اليابان وكرواتيا تقارير بحثية حول بناء جسور مقوسة خرسانية بمسافة 600 متر في تسعينيات القرن العشرين، لكنها ما زالت حتى اليوم محصورة في حدود 390 مترًا. جسر تيانعِه لونغتان العظيم ليس مجرد حاجة هندسية ملحة، بل هو أيضًا فرصة مهمة لبلادنا للمنافسة مع الدول القوية في بناء الجسور عالميًا وتحقيق اختراق تقني."
بدأ الاختراق من معايير التصميم. يوضح شانغ تسونغ جين، نائب كبير المهندسين في شركة قوانغشي للتصميم والاستشارات الهندسية للنقل المحدودة والمسؤول عن تصميم جسر تيانعِه لونغتان العظيم، أنه لم تكن هناك في ذلك الوقت مواصفات تصميمية محلية أو دولية لهذا النوع من الهياكل المقوسة، وقد ابتكر الفريق من خلال البحث المعمق معيارًا مزدوجًا للتحكم يتمثل في "طريقة الإجهاد المسموح به + التحليل اللاخطي المزدوج بالعناصر المحدودة". الأول يُستخدم للتحقق من قوة مقطع الضلع المقوس، والثاني يحاكي بدقة عملية البناء الكاملة لإجراء التحقق من قدرة التحمل الإجمالية القصوى.
يقول شانغ تسونغ جين: "أظهر التطبيق الفعلي على الجسر أن التشوهات والإجهادات المقاسة في مراقبة البناء تتطابق بشكل كبير مع القيم النظرية، وأن معامل الأمان الإجمالي يلبي متطلبات المواصفات."
وفقًا للإحصاءات، يشكل إجهاد الأحمال الثابتة في الجسور المقوسة الخرسانية ذات الهيكل العظمي الصلب كبير المسافة ما بين 92% و96% من الإجهاد الإجمالي، حيث يمثل الحمل الثابت للخرسانة المغلفة حوالي 55% من إجمالي الأحمال الثابتة. تقليل الوزن هو المفتاح لتحقيق الاختراق في المسافة. لهذا الغرض، صمم الفريق القوس الرئيسي كقوس مزدوج الأضلاع منفصل، وألغى الألواح العلوية والسفلية للحجرة الوسطى ذات مستوى الإجهاد المنخفض، مما قلص العرض الإجمالي للألواح العلوية والسفلية من 23 مترًا إلى 13 مترًا، وخفض الخرسانة المغلفة من 40 ألف متر مكعب إلى 28 ألف متر مكعب، مما جعل استهلاك الخرسانة لكل متر طولي من أضلاع القوس في الجسور المقوسة الخرسانية بمسافة 600 متر أقل بنسبة 22% من الجسور المماثلة بمسافة 400 متر، مع بقاء إجهاد الأحمال الثابتة مستقرًا بشكل أساسي، مع تعزيز الروابط العرضية الدائمة وإضافة دعامات عرضية مؤقتة لضمان الاستقرار العرضي.
في مرحلة صب الخرسانة المغلفة، ابتكر الفريق أسلوب بناء يتمثل في "برنامج صب من 3 حلقات و6 قطاعات و8 واجهات عمل، باستخدام 8 مضخات ضغط لتحقيق الصب المتزامن في 4 واجهات عمل في كل مرة". تم صب الخرسانة المغلفة البالغة 28 ألف متر مكعب للجسر بأكمله على 36 دفعة، دون اللجوء إلى حبال الشد المائلة لضبط الأحمال، مع الحفاظ على إجهاد الشد ضمن 1 ميغاباسكال بشكل ثابت. وفيما يتعلق بمرحلة أقصى امتداد حر، وهي الأكثر ضعفًا أمام الرياح، قام الفريق بتحسين توزيع حبال مقاومة الرياح استنادًا إلى تحليل ديناميكا الموائع الحسابية واختبارات نفق الرياح، حيث انخفض الإزاحة الجانبية الناتجة عن أحمال الرياح بنسبة 30% على الرغم من تقليل عدد الحبال بنسبة 20%، مع تلبية جميع متطلبات مقاومة الرياح في جميع المراحل بشكل كامل.
"تحديد مصادر المخاطر الهندسية بدقة، ومعالجتها بإجراءات تقنية علمية ومعقولة." هكذا لخص تشنغ جيليان جوهر العمل البحثي. وأوضح أنه بدعم من التمويل البحثي للمشروع الخاص الرئيسي لإدارة العلوم والتكنولوجيا في منطقة قوانغشي الذاتية الحكم، تمكن الفريق بشكل مستقل من التغلب على سلسلة من الصعوبات في بناء الجسور المقوسة الخرسانية بمسافة 600 متر. وبالمقارنة مع خطة الجسر المدعوم بالكوابل، حقق بناء جسر تيانعِه لونغتان العظيم توفيرًا مباشرًا قدره 110 ملايين يوان، ومن المتوقع أن تنخفض تكاليف الصيانة بمقدار 470 مليون يوان خلال فترة التصميم الأساسية البالغة 100 عام.
في مارس 2023، وخلال فترة بناء جسر تيانعِه لونغتان العظيم، عُقدت في مدينة ناننينغ "الدورة الثانية للمؤتمر العالمي لتقنيات بناء الجسور المقوسة كبيرة المسافة" التي نظمتها الأكاديمية الصينية للهندسة والاتحاد الدولي للجسور والهياكل الهندسية على خلفية بناء هذا الجسر، بمشاركة ما يقرب من 30 أكاديميًا. وقد قيّم المؤتمر تقنيات بناء جسر تيانعِه لونغتان العظيم بأنها "تمثل أعلى مستوى دولي".
الجسور المقوسة في العالم تنظر إلى الصين، والجسور المقوسة في الصين تنظر إلى قوانغشي. بالتقنيات الرئيسية الخاصة الرائدة عالميًا، يقود تشنغ جيليان فرقًا من جامعة قوانغشي وغيرها لتسلق قمم تقنيات الجسور بلا كلل، محققًا باستمرار تجاوزًا ذاتيًا لفن الجسور المقوسة بمستوى عالمي.