Kelluvien siltojen käyttö merellä (tai avoimilla vesillä, kuten offshore -alueilla, lahdilla ja salmilla) on suhteellisen harvinaista ja haastavampaa, pääasiassa siksi, että meriympäristö on paljon haastavampaa kuin jokien ja järvien (voimakkaat aallot, syvät vesi, vahvat virrat, suolakorroosio, taipho/Hurrican -uhat jne.). Tietyissä erityisissä skenaarioissa ja olosuhteissa kelluvilla sillalla merellä on kuitenkin edelleen ainutlaatuinen sovellusarvo ja tekninen toteutettavuus.
Pääsovellusskenaariot
Sotilaalliset sovellukset (enimmäkseen väliaikainen):
Laskeutumisoperaatiot/logistiikkatuki: Tämä on klassisin kelluvien siltojen sovellus merellä. Niitä käytetään nopeasti pääsyreittien luomiseen aluksista rannoille tai yhdistämään offshore -toimituslaivat rantatukikohdilla henkilöstön, laitteiden ja tarvikkeiden kuljettamiseen. Kuuluisa esimerkki on "Mulberry" keinotekoinen satama toisen maailmansodan Normandian laskeutumisten aikana, joka sisälsi suuren kelluvan telakarakenteen, joka on periaatteessa samanlainen kuin pidennetty kelluva silta. Nykyaikaiset merivoimat käyttävät myös modulaarisia kelluvia siltajärjestelmiä tätä tarkoitusta varten.
Väliaikaisten telakoiden/siirtopisteiden nopea rakentaminen: alueilla, joilla ei ole satamatiloja tai vaurioituneita satamia, kelluvat siltarakenteet voidaan nopeasti ottaa käyttöön väliaikaisten laituripaikkojen tai materiaalien siirtoalustojen luomiseksi.
Siviilihakemukset (väliaikainen tai puoliksi pysyvä):
Laajamittaiset offshore-tekniikan alustat/pääsytiet: Suurten hankkeiden, kuten merituulipuistojen rakentamisen, merien välisten siltojen rakentamisen ja sukellusveneen putkilinjan asettamisen, väliaikaiset kelluvat sillat voidaan tarvita henkilöstön, laitteiden ja materiaalien yhdistämiseen, rakennusalusten, työalustojen ja rantojen tai olemassa olevien rakenteiden yhdistämiseen.
Väliaikaisia laituri-/lauttapäätteitä: Kelluvia siltoja voidaan käyttää tarjoamaan väliaikainen pääsy matkustajille lähtemään ja poistumaan tai ajoneuvojen lastaamiseksi ja purkamiseen, saarten välillä tai maan ja maan välillä tai olemassa olevien terminaalien ylläpitämisen aikana. Esimerkiksi ne voivat yhdistää suuret risteilyalukset rannalle tai toimia väliaikaisina lauttapäätteinä.
Offshore-tapahtumaympäristöt: Ne tarjoavat väliaikaisia istuimia, suorituskykyalustoja tai yhdistämällä pääsytien suurten offshore-tapahtumien (kuten urheilutapahtumat, konsertit ja näyttelyt).
Hätätilanne/humanitaarinen helpotus: Kun rannikkoalueiden maakuljetukset ovat häiriintyneet katastrofien, kuten tsunamien ja maanjäristysten takia, kelluvia siltoja voidaan käyttää nopeasti offshore -hätätuotteiden kuljetusreittien tai henkilöstön evakuointireiteiden luomiseen.
Erityistarpeita tietyissä ympäristöissä:
Offshore-saarten yhdistäminen: Suhteellisen pienten, lähi-proksimiteettiaarten tai saarten ja mantereen välillä puolipysyvät kelluvat sillat (usein yhdistettynä joihinkin kiinteisiin rakenteisiin) pidetään joskus halvina tai vähemmän teknisesti haastavana ratkaisuna kuin kiinteät silta. Norjan kaltaiset vuonon maat ovat tutkineet tällaisia sovelluksia.
Kelluvat taukovesit/aallonmurtavat rakenteet: Vaikka ne eivät ensisijaisesti kulkeutumista varten, niiden rakenne on samanlainen kuin kelluvat sillat käyttämällä kelluvia rakenteita aaltoenergian hajottamiseksi ja ympäröivien vesien tai rakenteiden suojaamiseksi.
Suurimmat haasteet offshore -kelluvien siltojen kohdalla:
Ankaraa valtameriympäristöä:
Aallot: Aallot esittävät suurimman haasteen. Kelluvien siltojen on kestettävä vaihtelevien ja kokojen aaltoja, jotka säilyttävät rakenteellisen vakauden ja yhteyden luotettavuuden, jotta vältetään liiallinen heilahtelu tai jopa hajoaminen. Tämä vaatii erittäin vankan rakennesuunnittelun ja tehokkaan kiinnitysjärjestelmän.
Veden syvyys ja virrat: Syvänmeren ympäristöt vaativat pidempiä ankkuriketjuja ja raskaampia ankkureita, mikä lisää huomattavasti kustannuksia ja teknisiä haasteita. Vahvat virrat voivat määrätä merkittäviä vaakasuuntaisia kuormituksia kelluville siltoille.
Typhoon/hirmumyrsky: Äärimmäisissä sääolosuhteissa kelluvat sillat on usein evakuoitava tai upotettava (jos suunnittelu sallii) etukäteen katastrofaalisten vaurioiden välttämiseksi.
Suolasuihke korroosio: Merenveden ja suolakeskeinen ovat erittäin syövyttäviä metallirakenteisiin (teräs ja liittimet), mikä edellyttää korkean suorituskyvyn anti-korroosion pinnoitteita tai korroosioiden kestävien materiaalien (kuten alumiiniseosten, komposiittimateriaalien ja erikoistuneiden betonien) käyttöä.
Biologinen likaantuminen: Meren organismien kiinnittyminen kelluviin rakenteisiin ja vedenalaisiin rakenteisiin lisää vetoa ja painoa, kiihtyvän korroosiota.
Rakennesuunnittelu ja vakaus:
Yhteysluotettavuus: Moduulien välisten liittimien on ylläpidettävä suojattua liitäntää dynaamisilla kuormilla (kuten aallot ja laiturien alueet) löysämisen estämiseksi.
Yleinen vakaus: Kompleksinen kiinnitysjärjestelmä (ketjut, ankkurit, jännitysjalat jne.) Vaaditaan koko kelluvan sillan rakenteen pitämiseksi turvallisesti paikallaan ja kestämään tuulen, aaltojen ja virtojen yhdistetyt vaikutukset.
Taivutus-/vääntöjäykkyys: Pitkäaikaiset offshore-kelluvat sillat vaativat korkeampaa rakenteellista jäykkyyttä taivuttamisen ja vääntömuodon muodonmuutoksen vastustamiseksi, mikä varmistaa turvallisen ja mukavan kulun.
Pääsy ja turvallisuus:
Vakuutus: Aallot aiheuttavat kelluvan sillan heijastumisen jatkuvasti, vaikuttaen ajoneuvojen ja jalankulkijoiden turvallisuuteen ja mukavuuteen sekä nopeuden ja kuormitusrajoitusten asettamiseen.
Rako ja korkeusero: moduulien välinen rako ja korkeusero vaihtelevat aallonliikkeellä, turvallisuusvaaran aiheuttaminen ja erityisten malleiden (kuten joustavat ramppien) vaativat jatkuvan pääsyn varmistamiseksi.
Selvitys ja navigointi: Suunnittelussa on tarkasteltava alusten kulkevien alusten puhdistusvaatimuksia.
Kustannukset ja ylläpito:
Korkeat rakennuskustannukset: Meriympäristöt vaativat vankempaa rakennetta, monimutkaisempaa kiinnitysjärjestelmää ja kalliimpia korroosion vastaisia mittauksia.
Korkeat käyttö- ja ylläpitokustannukset: usein tarkastus, huolto (etenkin vedenalaisissa komponenteissa, kiinnitysjärjestelmissä ja korroosion vastaisissa päällysteissä) ja puhdistusta (biojen estävään) vaaditaan. Erityisoperaatioita (kuten vahvistus tai evakuointi) vaaditaan myös ennen vakavaa säätä ja sen jälkeen. Typhoon-kestävät mallit lisäävät myös merkittävästi kustannuksia.
Avaintekniikat offshore -kelluville siltoille
Suorituskykyiset kelluvat rungot: suuret teräs- tai betonipontonit, joilla on erinomainen vesitiivitys, vakaus ja lujuus. Komposiittimateriaaleja tutkitaan myös.
Korkean lujuuden, korkean luotettavuuden liittimet: nivelliitännät, jotka kykenevät kestämään merkittäviä dynaamisia kuormia ja sallimaan tietyn kiertoasteen.
Edistyneet kiinnitysjärjestelmät: Valitse asianmukainen kiinnitysmenetelmä (kissanarvon kiinnitys, kiristetty kiinnitys tai dynaaminen paikannustapu) veden syvyyden ja meriolosuhteiden perusteella, käyttämällä erittäin lujaa ankkuriketjuja/kaapeleita ja korkean pitävien ankkureita.
Dynaaminen vasteanalyysi ja hallinta: Hyödyntämällä tietokoneen simulointia kelluvan sillan liikevasteen ennustamiseksi vaihtelevien meriolosuhteiden alla, mahdollisesti lieventävät hieroa rakenteellisen optimoinnin tai aktiivisten/passiivisten ohjausjärjestelmien (kuten viritettyjen massavaimentimien) avulla.
Tiukka korroosion vastainen suunnittelu: Sisältää korkean suorituskyvyn päällysteet, katodinen suojaus ja korroosionkestävien materiaalien valinta.
Modulaarinen suunnittelu: helpottaa valmistusta, kuljetusta, nopeaa käyttöönottoa ja korjausta ja vaihtoa.
Yhteenveto: Kelluvat sillat ovat erittäin erikoistuneita, kalliita ja korkean riskin tekniikan ratkaisuja offshore-sovelluksiin. Ne palvelevat ensisijaisesti väliaikaisia, hätä- tai puolipysyviä tarpeita tietyissä skenaarioissa, etenkin sotilaallisessa logistiikassa, laajamittaisessa offshore-tekniikan tuessa ja väliaikaisissa telakoissa. Vaikka kelluvia siltoja on yritetty tutkia ja toteuttaa siviiliskenaarioissa, kuten lähellä rannan saaria, niiden laajalle levinnyt adoptio on paljon vähemmän yleistä kuin rauhallisissa sisäjoissa tai järvissä ankarien meriympäristön (etenkin tuulen ja aaltojen) sekä korkeiden kustannusten ja kunnossapitovaatimusten vuoksi. Kelluvien siltojen onnistunut toteuttaminen merellä riippuu voimakkaasti edistyneestä tekniikan tekniikasta, vankista kiinnitysjärjestelmistä ja jatkuvasta huolellisesta kunnossapidosta. Pitkän matkan, pysyvän merien välisen kuljetuksen, kiinteiden siltojen (kuten meren ylittävien siltojen) tai merenalaisten tunnelien osalta ovat yleensä luotettavampia ja valtavirran vaihtoehtoja.