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鋁合金橋梁前途無量

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橋梁是人類曆史上一個相當偉大的發明。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用,當中經曆了翻天覆地的變化。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。而現代橋梁除了利用鋼筋水泥結構之外,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一座跨河橋的鋁合金橋面闆,是世界上首個鋁合金在橋梁上的應用。10多年後,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構橋梁。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%。

 

自此之後鋁合金結構橋梁潮流一發不可收拾。在1949-1985年間,英國約建造了35座鋁合金結構橋梁,而德國在1950-1970年也建造了大概20座鋁合金結構橋梁。大量橋梁的建設為後人建造鋁合金橋梁提供了相當寶貴的經驗。

 

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%,而強度指标則和鋼材基本相同。同時具有優良的彈性模量和良好的防腐性能,并且結構維護費用較低,因而在現代橋梁建設中得到了相當廣泛的應用。

 

中國在橋梁建設方面也頗有造詣。屹立不倒超過1500年的趙州橋是古代中國橋梁的巅峰之作之一。在金屬橋梁逐漸風靡的現代,中國憑借前蘇聯的協助,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,中國的應用似乎十分有限。


國内的第一座鋁合金結構的橋梁是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計安裝,原料全部由德國進口。而同年在上海徐家彙建設的人行天橋則是完全由國内自主研發生産裝配的鋁合金結構橋梁。該橋主要使用6061-T6鋁合金,在自重15噸的同時,卻能承載50噸的質量。


未來,鋁合金橋梁在中國将具有廣闊的發展前景。


1.中國目前的高鐵建設正如火如荼。加之中西部地區地形較為複雜,峽谷,河流衆多,在架設鐵路的過程中需要建設大量橋梁。而鋁合金橋梁由于其運輸方便,質量輕盈等優勢,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鏽和低溫性能差的問題。鋼材生鏽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隐患。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,因而可以廣泛應用在多種氣候條件下,且經久耐用。雖然鋁合金橋梁的造價普遍較高,但後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.國内外對于鋁橋面闆的研究已經十分成熟,并且應用也十分廣泛。不斷提高的材料研發水平也為研發滿足不同性能要求的新合金提供了技術上的保證。而國内鋁材生産商近年來也逐漸将目光放在了工業鋁型材領域。包括遼甯忠旺等行業巨頭均擁有先進的工業鋁材生産設備,從技術上為鋁合金橋梁的建設提供了基礎。


4.國内各大城市建設得如火如荼的地鐵對于來自地上的壓力有着十分嚴格的要求。而鋁合金橋梁由于質量上的巨大優勢,可以預見的是未來更多的鋁合金人行天橋和公路橋将會被設計使用。


雖然鋁合金橋梁在國内的前景相當廣闊,但由于我國在該領域發展相對滞後,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,科研機構和高校的共同合作,将鋁合金橋梁這種更為現代化的橋梁送上更大的舞台,令我國這個電解鋁生産大國找到新的鋁材消費點。

 


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