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挪威在建世界Z大鋁合金公路懸索橋
  發(fā)布者:天津祺天鋼聯(lián)金屬材料有限公司 發(fā)布時(shí)間:2020-11-23
據(jù)悉,挪威正在建一條新的沿海高速公路,其中有一座世界上Z長的鋁合金懸索橋,長1720m,橋跨度大于1200m,鋁橋達(dá)1250m,鋁合金結(jié)構(gòu)量為8kt~10kt,在世界建橋史上具有里程碑式的意義。其可行性研究報(bào)告已于2020年經(jīng)專家組評(píng)審?fù)ㄟ^。
根據(jù)可行性報(bào)告的精細(xì)計(jì)算,全鋁橋的造價(jià)與鋼橋的造價(jià)相等。雖然鋁材的價(jià)格比鋼材的高一些,但鋁橋其它結(jié)構(gòu)的造價(jià)比鋼橋的低,由此可得到補(bǔ)償,例如塔、懸架(hanger)和主拉索(maincable)等結(jié)構(gòu)的造價(jià)比鋼橋的低得多。另外,在作造價(jià)計(jì)算時(shí),還未將鋁橋“終身”不用維護(hù)、維修節(jié)約的費(fèi)用,以及到期報(bào)廢后回收廢鋁的高價(jià)值計(jì)算在內(nèi)。
由于此前全世界未建過此類鋁橋,也未建過如此大的公路鋁橋,因此,技術(shù)層面面臨不少挑戰(zhàn),諸如總體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性、疲勞性能、總體極限應(yīng)力、撓度等都必須一一解決,但這些問題在開工之前都已進(jìn)行了精心的研究。挪威公路管理局(NorgianPublicRoadsAdministralion)風(fēng)險(xiǎn)工程師(Riskengineer)丹尼爾·特蘭(DanielTran)說:“鋁的優(yōu)點(diǎn)很多,如鋁表面的抗腐蝕氧化膜使鋁橋不用噴涂油漆,也不會(huì)腐蝕,橋中的鋁制零部件還可達(dá)到100%回收,因此鋁既是一種環(huán)境友好型材料,又是一種低造價(jià)的材料!
該橋位于卑爾根(Bergen)以南約45km的蘭格努恩(Langenuen),是新修的挪威E39號(hào)沿海高速公路的一座大橋,也是挪威Z大的工程之一。此橋通車后可縮短路程、降低運(yùn)輸費(fèi)用,同時(shí),以鋁代鋼建設(shè)這座懸索橋不僅縮短了建設(shè)時(shí)間、節(jié)約了建設(shè)費(fèi)用和建設(shè)材料,還減少了后期維護(hù)工作量,同時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)對(duì)建設(shè)其它的懸索橋大有裨益。
據(jù)了解,該橋鋁材是由海德魯鋁業(yè)公司提供,大部分結(jié)構(gòu)鋁材是用6061合金擠壓的。6061合金是一種美國合金,于上世紀(jì)30年代中期成型,具有良好的擠壓性能,可擠壓形狀復(fù)雜的薄壁型材。它的成分為(質(zhì)量%):Si0.4~0.8,F(xiàn)e0.7,Cu0.15~0.40,Mn0.15,Mg0.8~1.3,Cr0.04~0.35;Zn0.35,Ti0.15,其它雜質(zhì),單個(gè)0.05、總計(jì)0.15,其余為Al。同時(shí)6061合金也是一種可熱處理的強(qiáng)化合金,合金的主要成分是Mg和Si,為以便形成強(qiáng)化相Mg2Si,還含有一定量的Cr,作為Fe的中和劑。而Cu的加入是為了提高強(qiáng)度,而又不使抗蝕性明顯下降,而且6061合金不僅可以人工時(shí)效,也可以自然時(shí)效,固溶處理溫度515℃~550℃,生產(chǎn)中的實(shí)際溫度不超過530℃;此外,它還是一種在AI-Mg-Si合金的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的AI-Mg-Si-Cu系合金,Mg2Si(β)在Al中有明顯的溶解度變化,共晶溫度的極限溶解度為1.85%,500℃時(shí)為1.05%,200℃時(shí)僅為0.27%,因此,它有明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)。
6061合金可加工成各種各樣的半成品,如板、帶、管、棒、型、線材。固溶處理溫度為515℃~525℃,但不能大于550℃。20℃時(shí)密度2.7g/cm3,固相線溫度582℃,液相線溫度652℃,20℃~100℃的線脹系數(shù)23.6×10-6/℃,20℃時(shí)的比熱896J/(kg·℃)。此外,6061合金有極好的低溫性能,沒有低溫脆性,-269℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度比25℃時(shí)高56.5%,伸長率高8個(gè)百分點(diǎn),是制造設(shè)備結(jié)構(gòu)的好材料。
實(shí)際上,中國在橋梁的設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)和使用鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域一直是世界的領(lǐng)跑者,特別是港珠澳大橋于2019年投入營運(yùn)后,更加鞏固了中國在此領(lǐng)域無可爭辯的領(lǐng)先地位,雖然至今中國已建造了近80座鋁橋,在使用中都受到了好評(píng),同時(shí)已走出國門,在多哈建造了一座行人天橋,不過這些橋都是城市里的過街橋,尚未見過公路橋梁,特別是重載高速公路大跨度鋁橋建設(shè)的相關(guān)媒體報(bào)道,所以與北歐、北美的國家在此領(lǐng)域相比還有一定的差距,亟待補(bǔ)上,尤其是在推動(dòng)鋁應(yīng)用方面還有很大的發(fā)展?jié)摿。而且,目前中國已有擠壓力≥45MN的大擠壓機(jī)約160臺(tái),其中有舉世無雙的225MN超級(jí)擠壓機(jī)2臺(tái),可以生產(chǎn)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)所需要的各種各樣的復(fù)雜斷面型材,所以建設(shè)橋梁用的大擠壓鋁型材當(dāng)然不在話下。
 
 

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