0102030405
Avancerede aluminiumslegeringsmaterialer: et revolutionerende valg til introduktion af brokonstruktion
18-04-2024 09:52:59
Med den hurtige udvikling af videnskab og teknologi og accelerationen af urbanisering, er broer, som en vigtig del af bytransport, konstant innovative i deres design og konstruktionsmetoder. Traditionelle stålbroer er meget udbredt på grund af deres høje styrke og relativt lave omkostninger. Men over tid opstår problemer som korrosion og høje vedligeholdelsesomkostninger gradvist. På denne baggrund er high-end aluminiumslegeringsmaterialer blevet et revolutionerende valg inden for brokonstruktion med deres unikke ydeevnefordele.
Fordele ved aluminiumslegeringsmaterialer
Fordele ved letvægtsdesign
Densiteten af aluminiumslegering er omkring 2,7 g/cm³, hvilket kun er omkring 1/3 af stål. Hvad betyder denne lette egenskab for brodesign og konstruktion? Først og fremmest kan lette brokonstruktioner reducere kravene til fundamenter, så der kan bygges store broer i områder med dårlige geologiske forhold. For det andet kan letvægtskonstruktioner også reducere transport- og installationsomkostninger, hvilket er særligt vigtigt i fjerntliggende områder eller steder med begrænset adgang. Derudover kan letvægtsstrukturer også hjælpe med at forbedre seismisk ydeevne under jordskælv, fordi lettere vægt reducerer inertikræfter under jordskælvspåvirkning.
Betydningen af korrosionsbestandighed
Aluminiumslegeringsmaterialer kan danne en tæt oxidfilm i det naturlige miljø. Denne oxidfilm kan effektivt blokere indtrængen af fugt og ilt og derved beskytte materialet mod korrosion. Dette er især vigtigt ved brobyggeri, da broer ofte er udsat for vejr og vind og skal kunne modstå vejr og vind. Sammenlignet med traditionelle stålbroer kræver aluminiumsbroer ikke hyppig anti-korrosionsbehandling, hvilket i høj grad reducerer langsigtede vedligeholdelsesomkostninger og arbejdsbyrde.
Den perfekte kombination af plasticitet og bearbejdelighed
Aluminiumslegeringsmaterialer er nemme at ekstrudere og forme, og der kan fremstilles profiler med forskellige komplekse tværsnit, hvilket giver flere muligheder for brodesign. Designere kan designe smukke og praktiske brostrukturer efter behov for at opfylde moderne byers dobbelte krav til landskab og funktionalitet. Derudover forbedres aluminiumslegerings- og forbindelsesteknologien også konstant, hvilket gør konstruktionen af aluminiumslegeringsbroer mere bekvem og hurtigere.
Mekaniske egenskaber og forbindelsesteknologi af aluminiumslegeringer
Omfattende overvejelse af mekaniske egenskaber Selvom aluminiumslegeringer har et lavere elasticitetsmodul, er deres specifikke styrke (forholdet mellem styrke og densitet) sammenlignelig med eller endda bedre end højstyrkestål. Dette betyder, at aluminiumslegeringsstrukturer kan være lettere, mens de bærer den samme belastning. Samtidig skal de elastiske deformationsegenskaber af aluminiumslegeringer tages i betragtning under design, og strukturens stivhed og styrke bør være rimeligt designet for at sikre sikkerheden og stabiliteten af strukturen.
Innovation og udvikling af forbindelsesteknologier
Aluminiumslegeringer kan forbindes på forskellige måder, herunder bolteforbindelser, nitteforbindelser og svejsede forbindelser. For at reducere galvanisk korrosion bruges aluminiumnitter eller bolte normalt i aluminiumslegeringsstrukturer. Samtidig med udviklingen af svejseteknologi er svejseydelsen af aluminiumslegeringer også blevet væsentligt forbedret. MIG svejsning (smeltende inert gas svejsning) og TIG svejsning (wolfram inert gas svejsning) er to almindeligt anvendte svejsemetoder af aluminiumslegering, der kan give højkvalitets svejsede samlinger, der opfylder de høje standarder for brokonstruktion.
Stabil ydeevne af aluminiumslegeringsbroer
Designpunkter for stabil ydeevne
Aluminiumslegeringskomponenter kan lide af lateral bøjning og vridningsustabilitet, når de udsættes for bøjning, hvilket kræver særlig opmærksomhed under design. For at forbedre stabiliteten af strukturen kan designere tage en række forskellige foranstaltninger, såsom tilføjelse af vandrette understøtninger, ændring af tværsnitsformen, anvendelse af afstivninger osv. Disse foranstaltninger kan effektivt forbedre den lokale og overordnede stabilitet af aluminiumslegeringsbroer og sikre konstruktionens sikkerhed under forskellige belastninger.
Eksempler på bro i aluminiumslegering
Hangzhou Qingchun Road Middle River Fodgængerbro
Denne bro bruger en boksbjælke af aluminiumslegering, og hovedbromaterialet er 6082-T6 aluminiumslegering. Den 36,8 meter lange bro vejer kun 11 tons, hvilket demonstrerer fordelene ved letvægtsdesign af aluminiumslegeringsbroer. Broens design tager ikke kun hensyn til funktionalitet, men overvejer også fuldt ud harmonien med det omgivende miljø, og bliver et smukt landskab i byen.
Shanghai Xujiahui Fodgængerbro
Shanghai Xujiahui-fodgængerbroen designet af Tongji University er lavet af 6061-T6 aluminiumslegering, med et enkelt spænd på 23 meter, en bredde på 6 meter, en egenvægt på kun 150kN og en maksimal belastningsmasse på 50t. Den hurtige konstruktion og ibrugtagning af denne bro afspejler den praktiske og effektivitet af aluminiumslegeringsbroer i moderne byer.
Beishi Xidan fodgængerbro
Aluminiumslegeringsoverbygningen på Xidan Fodgængerbroen i Bei City blev bygget af et udenlandsk finansieret firma, og den primære aluminiumslegeringsprofil er 6082-T6. Den samlede længde af hovedspændet er 38,1m, den frie bredde af brodækket er 8m, og den samlede længde er 84m. Broen er designet med fodgængerkomfort og sikkerhed for øje. Samtidig giver brugen af aluminiumslegeringsmaterialer også broen en længere levetid og lavere vedligeholdelsesomkostninger.
Konklusion
Anvendelsen af high-end aluminiumslegeringsmaterialer i brokonstruktion forbedrer ikke kun broers strukturelle ydeevne og holdbarhed, men giver også flere muligheder for brodesign. Med fremskridt inden for materialevidenskab og udviklingen af byggeteknologi forventes aluminiumsbroer at spille en vigtigere rolle i fremtidens brobyggeri og blive et vigtigt led, der forbinder moderne byer.