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铝将成为桥梁材料明星

2020年05月28日14:18 

铝材优点凸显铝桥优势

亮丽且富有审美的外观造型、较高的抗腐蚀性能、在整个生命周期内不需要维护、可降低合理的造价成本、维护成本比钢桥的低得多,加上生命周期到期后,废铝几乎可全部回收,可获得95%以上的性能与原铝相当的再生铝,而钢桥到期后回收的再生钢还不到70%……铝材作为桥梁材料,具有一系列难以替代的优越性能,被认为是最有活力与生命力的新型材料。

2008年,加拿大进行了一项研究完全证明了这一点,1946年~1963年建造的9座铝桥,仍有6座如新建的那样;铝材的密度较低,因此桥的自重比钢桥混凝土桥的低,有利于制造、运输与安装,同时桥的宽度可以加大一些,支撑构件也可减小与减轻一些,这一点对于桥的负载限制以及修复有历史意义的桥梁等尤显重要。通常,铝桥面比混凝土桥面及其他大多数金属桥面轻70%~80%。

近些年来,铝工业在铝材生产、新合金研发与性能改善方面、大截面挤压材生产均取得了长足进展,使铝材在桥梁结构中的应用上了一个新台阶。

马迪集团(MAADI,Most Advanced Aluminum Design &Inspection)与加拿大铝业协会(Aluminum Association of Canada)的研究显示,一座用镀锌钢材造的3.24米宽,28.6 米长的钢桥,在50年后的成本比铝桥的高28%~167%。该研究还显示,铝桥在33年内的成本比镀锌钢桥的低。这仅对在一般大气环境中两种材料桥梁成本的比较,铝材在严峻腐蚀条件下的抗腐蚀性比钢的更高,此时铝桥的优势会更加凸显。

铝材在建造浮桥与可移动桥方面的优点更是不言而喻,在建造公路桥方面最近也大显身手,美国西马萨诸塞的萨迪斯菲尔德桥就是用挤压铝材建造的。

2017年,加拿大挤压铝材的消费量同比增长5%,已连续9年处于增长态势,得益于建筑与结构铝材用量的上升,其中就有桥梁挤压材用量上升的因素。铝材在北美桥梁建造中的较大增长态势使铝产业深受激励,特别是车辆(汽车)桥梁(Vehicular bridge)的成功建造增大了结构挤压铝材在桥梁中的应用。为了满足这种市场需求,马迪集团推出了一种名为“高性能桥面板R(Guar DeckR)”的系统,是用挤压铝材制造的,可承载15吨,一旦桥梁或道路发生事故,可以将它运到现场,在短时间完成抢修,恢复通行与通车。

桥梁老化挑战

当前,北美的桥梁系统已进入临界状态或者说临近危险期,美国的60.3万座与加拿大的逾5.6万座公路桥的大多数是在上世纪的50~70年代建设的,其中多数已处于或即将进入有缺陷的故障期,联邦公路管理局最近的数据显示,美国约有5.6万座桥梁在结构上存在或多或少的毛病;据美国土木工程师学会发表的报告称,约需要1230亿美元来修复与加固有破损的桥梁。

在未来20年内,修复这些桥梁将大大提升其基础结构成本,这些老的桥梁的绝大多数都是钢材与混凝土建造的,近期建造的则用的是加固的混凝土。投资桥梁、道路和其他交通运输设施的建设对发展城乡经济无疑会起着巨大的作用。挤压铝材将在北美公路桥梁修复中获得较为广泛的应用。

铝桥面板的研发

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