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發(fā)布時間:2019-11-20 閱讀:
橋梁是人類歷史上一個相當偉大的發(fā)明。從古時候人們通過放倒樹木,堆砌石塊通過水道和峽谷,到拱橋乃至斜拉索橋的應(yīng)用,當中經(jīng)歷了翻天覆地的變化。最近港珠澳大橋的正式通車更堪稱是橋梁史上重要的一頁。而現(xiàn)代橋梁除了利用鋼筋水泥結(jié)構(gòu)之外,還可以利用金屬材料建造,其中,鋁合金材料由于相比鋼材的種種優(yōu)勢,目前已成為金屬材料制橋梁的主流。
1933年在美國匹茲堡斯菲爾德區(qū)一座跨河橋的鋁合金橋面板,是世界上首個鋁合金在橋梁上的應(yīng)用。10多年后,在1949年,加拿大在魁北克省阿爾維達建成了一座跨越塞右奈河,單跨跨徑達88.4 m的鉚接鋁拱橋。該橋是世界上第一座全鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁。該橋橋墩高約15m,2個車行道。所用的鋁合金為2014-T6,總重163t。與原計劃修建的鋼橋相比,重量減輕約56%。
自此之后鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁潮流一發(fā)不可收拾。在1949-1985年間,英國約建造了35座鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁,而德國在1950-1970年也建造了大概20座鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁。大量橋梁的建設(shè)為后人建造鋁合金橋梁提供了相當寶貴的經(jīng)驗。
相對鋼材來說,鋁合金材料密度較小,自重較輕,僅為同體積鋼材的34%,而強度指標則和鋼材基本相同。同時具有優(yōu)良的彈性模量和良好的防腐性能,并且結(jié)構(gòu)維護費用較低,因而在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中得到了相當廣泛的應(yīng)用。
中國在橋梁建設(shè)方面也頗有造詣。屹立不倒超過1500年的趙州橋是古代中國橋梁的巔峰之作之一。在金屬橋梁逐漸風靡的現(xiàn)代,中國憑借前蘇聯(lián)的協(xié)助,也擁有不少的鋼制橋梁。包括南京和武漢的長江大橋,以及廣州的珠江大橋,都是當時首屈一指的大型橋梁。但在鋁合金橋梁方面,中國的應(yīng)用似乎十分有限。
國內(nèi)的第一座鋁合金結(jié)構(gòu)的橋梁是2007年建造的杭州市慶春路人行天橋。該橋由德國橋梁工程師設(shè)計安裝,原料全部由德國進口。而同年在上海徐家匯建設(shè)的人行天橋則是完全由國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)裝配的鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁。該橋主要使用6061-T6鋁合金,在自重15噸的同時,卻能承載50噸的質(zhì)量。
未來,鋁合金橋梁在中國將具有廣闊的發(fā)展前景。
1.中國目前的高鐵建設(shè)正如火如荼。加之中西部地區(qū)地形較為復(fù)雜,峽谷,河流眾多,在架設(shè)鐵路的過程中需要建設(shè)大量橋梁。而鋁合金橋梁由于其運輸方便,質(zhì)量輕盈等優(yōu)勢,因而會擁有一個比較廣闊的潛在市場。
2.鋼材普遍存在容易生銹和低溫性能差的問題。鋼材生銹會嚴重影響橋梁的牢固性,不但帶來更大的維護費用,還會存在嚴重的安全隱患。而低溫性能差則會使鋼橋無法在一些惡劣的氣候條件下正常使用。而鋁合金材料普遍抗腐蝕能力比較強,且低溫性能不減,因而可以廣泛應(yīng)用在多種氣候條件下,且經(jīng)久耐用。雖然鋁合金橋梁的造價普遍較高,但后期低廉的維護費用或者能從一定程度上減少價格的差距。
3.國內(nèi)外對于鋁橋面板的研究已經(jīng)十分成熟,并且應(yīng)用也十分廣泛。不斷提高的材料研發(fā)水平也為研發(fā)滿足不同性能要求的新合金提供了技術(shù)上的保證。而國內(nèi)鋁材生產(chǎn)商近年來也逐漸將目光放在了工業(yè)鋁型材領(lǐng)域。包括遼寧忠旺等行業(yè)巨頭均擁有先進的工業(yè)鋁材生產(chǎn)設(shè)備,從技術(shù)上為鋁合金橋梁的建設(shè)提供了基礎(chǔ)。
4.國內(nèi)各大城市建設(shè)得如火如荼的地鐵對于來自地上的壓力有著十分嚴格的要求。而鋁合金橋梁由于質(zhì)量上的巨大優(yōu)勢,可以預(yù)見的是未來更多的鋁合金人行天橋和公路橋?qū)辉O(shè)計使用。
雖然鋁合金橋梁在國內(nèi)的前景相當廣闊,但由于我國在該領(lǐng)域發(fā)展相對滯后,所以鋁合金橋梁要走向最終成熟仍需要不少的時間,這就需要政府、鋁行業(yè),科研機構(gòu)和高校的共同合作,將鋁合金橋梁這種更為現(xiàn)代化的橋梁送上更大的舞臺,令我國這個電解鋁生產(chǎn)大國找到新的鋁材消費點。