Špičkové materiály z hliníkové slitiny: revoluční volba pro představení mostních konstrukcí
2024-04-18 09:52:59
S rychlým rozvojem vědy a techniky a zrychlením urbanizace se mosty jako důležitá součást městské dopravy neustále inovují ve svém navrhování a metodách výstavby. Tradiční ocelové mosty jsou široce používány kvůli jejich vysoké pevnosti a relativně nízké ceně. Postupem času se však postupně objevují problémy, jako je koroze a vysoké náklady na údržbu. Na tomto pozadí se vysoce kvalitní materiály z hliníkové slitiny staly revoluční volbou v oblasti konstrukce mostů se svými jedinečnými výkonnostními výhodami.
Výhody materiálů ze slitin hliníku
Výhody lehké konstrukce
Hustota hliníkové slitiny je asi 2,7 g/cm³, což je jen asi 1/3 oceli. Co tato lehká vlastnost znamená pro návrh a konstrukci mostu? Za prvé, lehké mostní konstrukce mohou snížit požadavky na základy a umožnit tak výstavbu velkých mostů v oblastech se špatnými geologickými podmínkami. Za druhé, lehké konstrukce mohou také snížit náklady na dopravu a instalaci, což je zvláště důležité ve vzdálených oblastech nebo místech s omezeným přístupem. Kromě toho mohou lehké konstrukce také pomoci zlepšit seismický výkon během zemětřesení, protože nižší hmotnost snižuje setrvačné síly při zemětřesení.
Význam korozní odolnosti
Materiály ze slitin hliníku mohou v přirozeném prostředí vytvářet hustý oxidový film. Tento oxidový film může účinně blokovat pronikání vlhkosti a kyslíku, čímž chrání materiál před korozí. To je zvláště důležité při stavbě mostů, protože mosty jsou často vystaveny živlům a musí těmto živlům odolat. Ve srovnání s tradičními ocelovými můstky nevyžadují můstky z hliníkové slitiny častou antikorozní úpravu, což výrazně snižuje dlouhodobé náklady na údržbu a pracovní zátěž.
Dokonalá kombinace plasticity a zpracovatelnosti
Materiály ze slitin hliníku se snadno vytlačují a tvarují a lze vyrábět profily s různými složitými průřezy, což poskytuje více možností pro konstrukci mostů. Designéři mohou navrhnout krásné a praktické mostní konstrukce podle potřeby, aby splnily dvojí požadavky moderních měst na krajinu a funkčnost. Kromě toho se technologie svařování a spojování hliníkové slitiny také neustále zdokonaluje, díky čemuž je konstrukce mostů z hliníkové slitiny pohodlnější a rychlejší.
Mechanické vlastnosti a technologie spojování hliníkových slitin
Komplexní posouzení mechanických vlastností Hliníkové slitiny mají sice nižší modul pružnosti, ale jejich měrná pevnost (poměr pevnosti k hustotě) je srovnatelná nebo dokonce lepší než u vysokopevnostní oceli. To znamená, že konstrukce z hliníkové slitiny mohou být lehčí při stejném zatížení. Současně je třeba při návrhu vzít v úvahu charakteristiky elastické deformace hliníkových slitin a tuhost a pevnost konstrukce by měla být přiměřeně navržena tak, aby byla zajištěna bezpečnost a stabilita konstrukce.
Inovace a vývoj technologií konektivity
Slitiny hliníku lze spojovat různými způsoby, včetně šroubových spojů, nýtových spojů a svařovaných spojů. Ke snížení galvanické koroze se v konstrukcích z hliníkových slitin obvykle používají hliníkové nýty nebo šrouby. Zároveň se s rozvojem svařovací techniky výrazně zlepšil i svařovací výkon hliníkových slitin. Svařování MIG (tavení inertním plynem) a TIG svařování (svařování wolframovým inertním plynem) jsou dvě běžně používané metody svařování hliníkové slitiny, které mohou poskytnout vysoce kvalitní svarové spoje splňující vysoké standardy mostních konstrukcí.
Stabilní výkon můstků z hliníkové slitiny
Návrhové body pro stabilní výkon
Komponenty z hliníkové slitiny mohou trpět bočním ohybem a torzní nestabilitou, když jsou vystaveny ohýbání, což vyžaduje zvláštní pozornost při návrhu. Za účelem zlepšení stability konstrukce mohou konstruktéři přijmout řadu opatření, jako je přidání vodorovných podpěr, změna tvaru průřezu, použití výztuh atd. Tato opatření mohou účinně zlepšit místní a celkovou stabilitu mostů z hliníkové slitiny a zajistit bezpečnost konstrukce při různém zatížení.
Příklady můstků z hliníkové slitiny
Hangzhou Qingchun Road Middle River most pro pěší
Tento most používá příhradový nosník z hliníkové slitiny a hlavním materiálem mostu je hliníková slitina 6082-T6. Most o délce 36,8 metru váží pouhých 11 tun, což dokazuje výhody lehké konstrukce mostů z hliníkové slitiny. Návrh mostu zohledňuje nejen funkčnost, ale také plně zohledňuje harmonii s okolním prostředím a stává se tak krásnou krajinou ve městě.
Most pro pěší v Šanghaji Xujiahui
Most pro pěší Shanghai Xujiahui navržený univerzitou Tongji je vyroben z hliníkové slitiny 6061-T6 s jedním rozpětím 23 metrů, šířkou 6 metrů, vlastní hmotností pouze 150 kN a maximální hmotností nákladu 50 t. Rychlá výstavba a uvedení do provozu tohoto mostu odráží praktičnost a efektivitu mostů z hliníkové slitiny v moderních městech.
Beishi Xidan most pro pěší
Nástavba z hliníkové slitiny mostu pro pěší Xidan v Bei City byla postavena společností financovanou ze zahraničí a hlavní profil z hliníkové slitiny je 6082-T6. Celková délka hlavního pole je 38,1m, světlá šířka mostovky je 8m a celková délka je 84m. Most byl navržen s ohledem na pohodlí a bezpečnost chodců. Použití materiálů z hliníkové slitiny zároveň propůjčuje mostu také delší životnost a nižší náklady na údržbu.
Závěr
Použití špičkových materiálů z hliníkové slitiny při stavbě mostů nejen zlepšuje konstrukční výkon a odolnost mostů, ale přináší také více možností pro návrh mostů. Očekává se, že s pokrokem vědy o materiálech a rozvojem stavební technologie budou mosty z hliníkových slitin hrát důležitější roli v budoucím mostním stavitelství a stanou se důležitým spojením spojujícím moderní města.