鋁合金在城市人行天橋中的應用

鋼材作為橋梁工程中應用較為廣泛的材料之一，因其耐腐蝕性差而引起的耐久性問題所困擾，開發(fā)新型材料對橋梁的發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。

鋁合金材料因為具有其強重比高、耐腐蝕、斷裂韌性和疲勞強度高、焊接性能好等諸多優(yōu)點，在機械、航天、航空、船舶、汽車制造、軍工、包裝、電子和電力等領(lǐng)域得到廣泛應用。正是這些優(yōu)點使得鋁合金成為一種新型的建筑材料，開始應用于土木結(jié)構(gòu)當中。在歐美等國家，早在二十世紀三、四十年代鋁合金結(jié)構(gòu)就被應用到橋梁的維修與建設中。在我國，鋁合金結(jié)構(gòu)在杭州、上海、北京、南寧等城市人行天橋中被陸續(xù)采用，目前使用狀況良好。

鋁合金的性能特點

鋁合金之所以在橋梁中得到廣泛的應用，主要是其具有較多鋼和混凝土結(jié)構(gòu)所不可匹敵的優(yōu)點.

(1)密度:鋁合金的密度約為鋼的1/3左右，具有較高的比強度，有利于橋梁的減重，提高橋梁的負載能力。

(2)耐蝕性:鋁合金能夠在自然條件下形成氧化膜，對內(nèi)部材料形成保護，具有良好的耐蝕性，無需進行表面涂層防護，因此具有高的服役壽命和低的維護費用。據(jù)有關(guān)文獻報道，在高鹽含量與污染物環(huán)境下，鋁材料、耐候鋼和低碳鋼的厚度腐蝕速率分別為0.0194mm/年、0.81mm/年和2.19mm/年。

(3)強度:與低碳結(jié)構(gòu)鋼相比，常用5系和6系鋁合金的抗拉強度和屈服強度在110-350MPa間，力學性能可觀，而且隨著技術(shù)水平的提高，更高強度鋁合金材料的研發(fā)成為可能。

(4)韌性:鋁合金具有高韌性和低塑性斷裂抗力，與鋼相比，無明顯低溫塑性-脆性轉(zhuǎn)變特性，這一特點使其在某些低溫環(huán)境下應用非常有優(yōu)勢。

5)焊接性能:與鋼相比，鋁合金焊合區(qū)力學性能損失較大，但通過優(yōu)化焊接工藝和結(jié)構(gòu)設計可進行有效地彌補，如攪拌摩擦焊能夠很好地將鋁合金進行焊接并使焊合區(qū)力學性能保持或提高。

(6)疲勞性能:鋁合金的疲勞強度低于鋼，最初設計規(guī)定為鋼疲勞強度的1/3，但鋁合金可通過擠壓加工實現(xiàn)整體成形，避免焊接導致的疲勞強度降低，而且可使局部壁

(7)熱膨脹系數(shù):鋁合金的線熱膨脹系數(shù)為1.881x10-5/C~ 2.360x10-5/C，約為鋼和混凝土結(jié)構(gòu)的2倍，因此，在設計使用中必須注意熱脹冷縮帶來的尺寸影響。

(8)經(jīng)濟性:鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁造價雖然約為鋼或混凝結(jié)構(gòu)橋梁的兩倍甚至更高，但其可加工性強，加工費用低，維護費用低，服役周期長(一般可達50年)，總體費用算來，與傳統(tǒng)鋼或混凝土結(jié)構(gòu)橋梁費用持平或略低。

(9)可持續(xù)發(fā)展性:鋁合金良好的耐蝕性無需定期的噴漆防腐維護，一定程度上減少了對環(huán)境的危害;整體結(jié)構(gòu)組裝可大大縮短施工周期，縮短交通恢復期限鋁合金回收能耗僅電解鋁的5%，可循環(huán)再次利用率大回收率可達到90%以上(是鋼材回收率的5倍以上)，基本和鋁價格差異不大，是典型的綠色環(huán)保材料.

鋁合金在城市人行天橋的優(yōu)勢

鋁合金人行天橋的主要特性可概括為三個字一“高、輕、亮”。“高”是指鋁合金人行天橋科技含量高;“輕”是指鋁合金人行天橋結(jié)構(gòu)輕巧，重量輕盈;“亮”是指鋁合金人行天橋視覺觀感亮麗。"高輕、亮”的鋁合金人行天橋既滿足了城市便捷通行的需求，也在一定程度上能體現(xiàn)一座城市的科技與景觀。概括而言鋁合金人行天橋主要有以下優(yōu)勢:

(1)工廠化制作，場外拼裝，不產(chǎn)生建筑垃圾

(2)吊裝時間縮短，不需要長時間封路、設路障，對道路交通的影響降低;

(3)結(jié)構(gòu)自重減輕，降低了基礎(chǔ)費用和對地質(zhì)條件的要求