Re: 講到戰車破壞道路橋樑的問題......

作者: jjhong (十三號星期五的傑森) 看板: Military
標題: Re: 講到戰車破壞道路橋樑的問題......
時間: Sun Aug 10 11:24:46 2008

大俠，因為裡面談的有些正好是我所學的，所以大概提一下我的看法。

==> dasha (大俠) 提到:
> 太重的車輛上路會發生怎樣的問題?最容易理解也最快發生的,就是
> 橋樑與地下道的頂部,這種東西的承載設計都有一定限度,超過負荷,就
> 是破洞斷裂,戰車就摔下去了......
> 一般道路的話,狀況會比較好,因為道路本身有壓實,底下也有土地
> 支撐,壓壞了道路很快這條路就變成炸彈炸過一樣沒錯,不過那至少也要
> 一兩週才看得出來.但這是在平地的平坦道路,山地的話,那與橋差不多,
> 很容易給你整條路與車一起摔下去;斜坡的話,超過負荷,問題則是出在
> 抓地,你很可能爬坡爬不上去,與路面一起滑下來,就像走在泥路上面一
> 樣,那更不用講開砲之類出力的狀況,而躲在斜坡後壓低主砲仰角開砲,
> 可是裝甲戰術的基礎之一,你爬不了坡,這問題說大不大說小也是不小,
> 不能輕鬆視之.
> 一般土木工程設計會有安全係數,那是考慮到壽命/動壓/偷工減料

也不能都當成偷工減料啦...只要在工地跑都知道，施工的精準度跟施工圖永遠會有落差的。土木工程就不說了，連要求蓋房子這種比較精準的事情，法規上都規定可以有3%不等的施工誤差，誤差範圍內視同與圖面相符。

甚至在某種程度上，材料本身就是一種難以彌補強度以及壽命的存在。

比如鋼筋，所有鋼筋計算上，都是以鋼筋是”連續體”為假設。問題是，因為生產、公路搬運以及施工方便的因素，鋼筋最長也只能在11~13米左右，所以才有施工規範中的”搭接”、”續接”、”焊接”等工法，這些都會是影響因素。

比如混凝土，底下說混凝土的壽命，事實上有一個很重要的因素，就是因為混凝土是鹼性化合物，可以保護鋼筋免於氧化，也免於使鋼筋接觸水分以及火災時因高溫的強度降低。不過鹼性離子會隨時間減少，最終當混凝土”中性化”的時候，就已經沒有保護鋼筋的能力。這個中性化的時間當然就跟波特蘭水泥、水、粗細骨材、配比、施工方式有關。還有一個跟鋼筋施工一樣的理由，混凝土沒有辦法一次全部打設完畢，很多情況下一定會有冷縫（施工縫）等情形，這當然也會降低壽命。

> 等幾個因素.基本上壽命與偷工減料之間有點關係,以前上地質學與礦物
> 學時,教授說過水泥攪拌如果依照理論上的理想比例,那在建築完成後的
> 20年起會開始逐漸兼顧,約80~100年之間最堅固,然後會逐漸損壞,超過
> 200年以後強度會與完成後一個月大概差不多,就該準備報廢或大規模修
> 繕了.但是很少有鋼筋水泥建築壽命是設定幾百年的,最常見的大概是廿
> 年到五十年,水泥強度甚至還沒到最高,何故?
> 多加個鋼筋當然是個原因,鋼筋可是會氧化的,不像水泥是化合慢慢
> 完成而越來越強,雙方的強度變化打一下折,就會出現這種折中數據.但
> 還有另一個問題,那就是水泥必須依照理想的比例做到足夠的攪拌混合,
> 但是這個比例的水太少,很難攪,正常狀況下都是加倍的水下去;而且這
> 個攪拌不是一兩個小時,至少先做四五個小時,最好做到一天以上,否則
> 理想的水量會很難與很多水泥達成化合的效果.基本上,這種事情只有實
> 驗室才有人做,正常狀況你有90%以上強度,誰都會挑選工時只有幾十分
> 之一的作法.而化合不好的水泥,差不多廿年卅年,強度就回到剛完成時
> 的水準,然後要準備崩壞了.
> 而通常計算的應力承載能力,那都是用最強固水準去算的,所以你要
> 預留不小的安全係數,去應付剛通車或是壽命接近結束時的狀況.
> 此外動壓也是一個問題,車子行進間對路面產生的應力,除了車重貨
> 重以外,還有運動的應力,車速越快則應力通常越大,尤其起步或煞車的
> 狀況,軍用車那甚至還要考慮到開砲的問題,戰車砲的總功可是與車子重
> 量的總功差不多的,雖然經由制退系統承在系統緩衝分擔後會低很多,但
> 也不能輕鬆視之.當然這也提供了一個作弊方法,那就是當這橋樑的建築
> 規定是不適合你這種車走的時候,你就不要一次一整排魚貫而過,改成一
> 輛輛低速穩速慢慢過去,那就可以安全,甚至車重兩倍都還可以試著過去
> ,當然相關人員不免提心吊膽就是了.
> 這還是對一般五六十噸的戰車,如果是百噸以上的如德國鼠式,那可
> 就更嚴重了,因為你還要面臨土壤液化的問題.cobrachen兄曾經轉一個
> 大陸網友質疑的說法,他說他們土木公成的沉箱都是以萬噸為單位,這樣
> 幾十個還未必會產生土壤液化,你百來噸哪會出這種事情?這問題當初小
> 弟不知道該怎樣回答比較好,最近倒是知道了.
> 這裡要先說土壤液化是怎麼回事.基本上土壤指的是鬆散還沒產生

液化是這樣的：土壤裡面主要是土（沙）以及水--或者稱孔隙水。所謂土壤的總承壓力＝土的承壓力+水的承壓力。記住這裡的單位是壓力。

因為水是沒有承載力的，所以土壤的有效承載力就僅是土的承載力。

當某種震動施加在土壤上時，土開始壓密，結果水壓力因為壓密而大幅上升，結果就是當水的承壓力=總承壓力時，土的土的承壓力幾乎降為零。

但是因為水不能承載，所以此時土壤的行為跟液體完全一樣，上面的重物瞬間下沉。這就是土壤化的機制。

> 成岩作用的泥土堆積物,這裏面除了泥土之外,還會有空氣或水或生物的
> 存在,而液化的主角就是水.地球表層到一定深度以下就是所有泥土或岩
> 石縫系內都充滿水的層次,這個層次稱為永久地下水層,其深度各處各時
> 不一,沙漠區的永久地下水層深度常常超過一千公尺,台北市的永久地下
> 水層通常只有兩三公尺,而穩定的河流基本上就是永久地下水層高度超
> 過土壤高度所形成的,如果地下水層下降到地表以下,那這個河就會乾涸
> ,直到地下水層回升為止.
> 而永久地下水層以下的土壤支撐力,不是只有土壤本身的應力而已,
> 還有水提供的浮力.而也因為水提供了浮力,所以永久地下水層以下的土
> 壤分子,並不見得是以最省空間的方式排列,只要受到一定程度以上的外
> 力,就可能像被晃動的一桶沙一樣重新排列下沉,而地下水就會被擠出來
> ,這種現象就是土壤液化,其實只是把液體排出而已.
> 產生土壤液化的先決條件,當然是要有地下水,而且要多要高才容易

上頭講過，因為要在短時間造成壓密，所以除了一定要有地下水（地下水位高）之外，砂質土壤比較容易發生液化，黏土因為質地細密，水在裡頭極不易流動，所以不會發生液化現象。

> 發生這種現象.而大地應力作用通常都是幾百萬噸在運作,如果是正常土
> 壤的話,一個幾萬噸的沉箱都不容易沉下去,幾十噸幾百噸的東西哪有那
> 麼容易沉?
> 但問題是,我們也知道有一種土地叫流沙,那就是地下水含量特別高

流沙的原因不太一樣。土壤液化一定要有某種震動（比如地震），但是流沙則是發生在地下水位高水頭的地帶--也就是說，附近可能有比較高的水壓，地下水伏流從高水壓處（可能是地質因素或地勢因素）流向此處，造成此處地下水有向上流動的趨勢。然後機制跟液化有點類似，都是水壓力過高的結果。

> 而泥土分子特別少的地方,這種地方就算幾十公斤的人站上去都會很快
> 陷沒,車輛更不用講.從要幾十萬噸才能下沉的地方,到幾公斤就能下沉
> 的地方,中間的土壤種類非常的多,不是說一定都能沉或都不能沉,通常
> 大型建築會挑那種支撐力比較強的區域,這種地方當然就要幾萬噸幾十
> 萬噸才能沈沒,否則你家變成了比薩斜塔,那會發生甚事?
> 接下來問題就來了.工業革命迄今不管怎麼算都不到300年,全球快
> 速都市化甚至是二次大戰後的幾十年的事情,在那之前人類居住的區域
> 是怎樣的環境?比方,常去光華商場的人不知道有沒有人注意到,濟南路
> 附近有個碑,是甚榴公浚(請知道這幾個字怎麼打的幫忙修正一下)遺址,

有！（舉手）

塯公圳。圳的發音是ㄗㄨㄣˋ。


> 問一些朋友的說法,原來這裡以前是個灌溉渠道,後來埋掉,不過是幾十
> 年以前的事情.實際上目前人類居住區附近,在三百年以前可能到處都是
> 灌溉用池塘渠道,或者就是水田,在最近幾百年間慢慢淤積或人工填塞,
> 才變成現在的樣子.可是這些地方就算已經變成了陸地,除非底下有挖下
> 水道之類的去排水,否則地下水面還是會比較高,地下水含量還是會比較
> 多,土地就是比較容易鬆軟液化,甚至搞不好沒幾十年前還是流沙區,就
> 是比較容易因震動而陷沒的地方.台北高雄挖捷運時,都曾經出過一些事
> 情,還有幾次地震也是,這點大家應該還會有回憶.
> 當年蘇聯搬鼠式當戰利品回國時,就發生過類似的事情,在其他戰車
> 能通過的地方,鼠式拖上去居然就開始下沉,最後沉到砲塔只剩一半才想
> 辦法止住,然後動員附近的紅軍努力挖洞,才把這輛鼠式給救出來,現在
> 停在俄羅斯繼續展示.那個地方就是過去的水塘,在二次大戰時早已淤積
> 許久,只有整理古文獻古地圖的人才比對得出來,可是超重的鼠式一上去
> ,縱使是沒了火砲重量輕得多的空車,還是產生土壤液化,硬把那塊地方
> 壓密.
> 像這種土壤比較鬆軟的區域,有資料可查嗎?抱歉,通常很缺.二戰後
> 才都市化的區域或許還能找到老人家指點,那之前的就沒有多大希望了.
> 當然如果是一些真的很鬆軟,連人走上去都感覺得到的區域,那個在建築
> 時往往就會先做壓密,所以不用太擔心.可是假如你的車輛是超過規範的
> 超重車輛,或者是那塊區域沒有都市化而保持著古色古香的風貌,甚至就
> 是一堆隨便搭起來就好的鐵皮屋區之類,比方小弟在板橋浮洲區的住家
> 附近,那就沒人能掛保證......

--
_________________________

麥金塔武裝親衛隊(Mac SS),
元,裝甲兵總監大佐

傑森.洪(Jason Hong),參上