
人類自有交通即有橋梁,其位于河流、大海、城市和山村,造型各異,它不僅是交通工具,亦是建筑物,既是一道風(fēng)景,也是最好的觀景平臺。它蘊含了科學(xué)與藝術(shù)的成就,歷經(jīng)傳承和發(fā)展,形成獨特的橋文化。那些美麗的橋梁或藏于深山,或隱于城市,橋梁的造型大體有四種:梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋。
圖·梁橋
圖·拱橋
圖·斜拉橋
圖·懸索橋
鋁型材在橋梁上的應(yīng)用,國內(nèi)外已有近400個工程實例,包括公路橋、懸索橋、跨河橋等。其應(yīng)用由最開始的橋面板發(fā)展到主梁等主要構(gòu)件。
美國匹茲堡史密斯菲爾德區(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。
1949年,加拿大在魁北克省阿爾維達(dá)(Arvida)建成了一座跨越塞右奈河,單跨跨徑達(dá)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15 m,2個車行道。所用的鋁合金為2014-T6,總重163 噸。與原計劃修建的鋼橋相比,重量減輕約56%。
鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁在歐洲的應(yīng)用也逐漸興起,據(jù)相關(guān)資料顯示,自1949年英國薩色蘭郡橋建造后,歐洲各國開始將鋁合金廣泛應(yīng)用于橋梁面板和主要結(jié)構(gòu)件部位。
目前,國內(nèi)鋁合金在橋梁上的應(yīng)用十分有限,主要集中在人行天橋等承重較小的橋梁上,還有少量鋁合金面板的應(yīng)用。國內(nèi)第一座鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁是2007年建造在杭州慶春路的人行天橋,該橋所用鋁合金材料以及設(shè)計建造全部由德國完成。
鋁型材在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用:
1.主結(jié)構(gòu)件
鋁型材在橋梁主結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用包括橋面板、縱梁、桁架等,組裝方式有鉚接、焊接。其中,應(yīng)用最為廣泛的是鋁橋面板。由于鋁型材面板具有質(zhì)量輕、可設(shè)計性強、設(shè)計簡潔、安裝工期短等優(yōu)點,應(yīng)用實例較多。
2.輔助結(jié)構(gòu)件
鋁型材用于橋梁上的輔助結(jié)構(gòu)件主要包括:在原有橋上增加的人行或者自行車通道結(jié)構(gòu)件,橋欄桿、路標(biāo)支架、路標(biāo)牌、照明燈支撐桿等。鋁型材能用用于這些部件,主要是考慮到其良好的耐蝕性、低密度、美觀等優(yōu)點。
鋁合金橋梁特性:
1.鋁密度低,比強度高,有利于橋梁的減重,提高橋梁的負(fù)載能力,易于安裝架設(shè);整體結(jié)構(gòu)組裝可大大縮短施工周期,縮短交通恢復(fù)期限;
2.鋁合金本身具有良好的耐蝕性,無需定期的噴漆防腐維護(hù),一定程度上減少了對環(huán)境的危害,使用壽命長且維修費用低;
3.鋁合金具有高韌性,無低溫脆性,這一特點使其在我國北方地區(qū)低溫環(huán)境下應(yīng)用更具有優(yōu)勢;
4.鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁造價雖然約為鋼或者混凝土結(jié)構(gòu)橋梁的兩倍甚至更高,但其加工性強,加工費用低,維護(hù)費用低,服役周期長(可達(dá)50年),總體費用算來并不比傳統(tǒng)橋梁高;
5.鋁合金回收能耗低,回收率可達(dá)90%以上,是綠色環(huán)??裳h(huán)利用材料。
應(yīng)用前景:
鋁合金材料的輕質(zhì)、高強、耐久以及低維護(hù)等諸多優(yōu)點,使得無論從性能上還是造價上都比鋼橋具有明顯的優(yōu)勢,應(yīng)用前景十分廣泛。
鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁自在國外興起以來,得到了較為廣泛的推廣、研究和應(yīng)用,其應(yīng)用在國外已趨于成熟。越來越多的工程實例證實了鋁合金的高造價金額可通過后期低維護(hù)費用等加以彌補,同時國內(nèi)橋梁工程師對鋁型材的認(rèn)識也逐步深入,且已有相關(guān)的設(shè)計規(guī)范出臺。另外,近年來興起的攪拌摩擦焊技術(shù)為鋁結(jié)構(gòu)橋梁提供連接問題的技術(shù)支持。
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