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Materiali in lega di alluminio di fascia alta: una scelta rivoluzionaria per l'introduzione della costruzione di ponti
2024-04-18 09:52:59
Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia e l’accelerazione dell’urbanizzazione, i ponti, in quanto parte importante del trasporto urbano, innovano costantemente nei loro metodi di progettazione e costruzione. I tradizionali ponti in acciaio sono ampiamente utilizzati grazie alla loro elevata resistenza e al costo relativamente basso. Tuttavia, con il passare del tempo, compaiono gradualmente problemi come la corrosione e gli elevati costi di manutenzione. In questo contesto, i materiali in lega di alluminio di fascia alta sono diventati una scelta rivoluzionaria nel campo della costruzione di ponti con i loro vantaggi prestazionali unici.
Vantaggi dei materiali in lega di alluminio
Vantaggi del design leggero
La densità della lega di alluminio è di circa 2,7 g/cm³, ovvero solo circa 1/3 di quella dell'acciaio. Cosa significa questa proprietà leggera per la progettazione e la costruzione dei ponti? Innanzitutto, le strutture leggere dei ponti possono ridurre i requisiti per le fondazioni, consentendo la costruzione di ponti di grandi dimensioni in aree con condizioni geologiche sfavorevoli. In secondo luogo, le strutture leggere possono anche ridurre i costi di trasporto e installazione, il che è particolarmente importante in aree remote o luoghi con accesso limitato. Inoltre, le strutture leggere possono anche contribuire a migliorare le prestazioni sismiche durante i terremoti perché un peso minore riduce le forze inerziali sotto l’azione del terremoto.
L'importanza della resistenza alla corrosione
I materiali in lega di alluminio possono formare una densa pellicola di ossido nell'ambiente naturale. Questa pellicola di ossido può bloccare efficacemente l'intrusione di umidità e ossigeno, proteggendo così il materiale dalla corrosione. Ciò è particolarmente importante nella costruzione di ponti, poiché i ponti sono spesso esposti agli elementi e devono resistere agli elementi. Rispetto ai tradizionali ponti in acciaio, i ponti in lega di alluminio non richiedono frequenti trattamenti anticorrosione, riducendo notevolmente i costi di manutenzione e il carico di lavoro a lungo termine.
La perfetta combinazione di plasticità e lavorabilità
I materiali in lega di alluminio sono facili da estrudere e formare e possono essere prodotti profili con varie sezioni trasversali complesse, il che offre maggiori possibilità per la progettazione dei ponti. I progettisti possono progettare strutture di ponti belle e pratiche secondo necessità per soddisfare le duplici esigenze delle città moderne in termini di paesaggio e funzionalità. Inoltre, anche la tecnologia di saldatura e connessione delle leghe di alluminio è in costante miglioramento, rendendo la costruzione di ponti in lega di alluminio più comoda e veloce.
Proprietà meccaniche e tecnologia di connessione delle leghe di alluminio
Considerazione completa delle proprietà meccaniche Sebbene le leghe di alluminio abbiano un modulo elastico inferiore, la loro resistenza specifica (il rapporto tra resistenza e densità) è paragonabile o addirittura migliore dell'acciaio ad alta resistenza. Ciò significa che le strutture in lega di alluminio possono essere più leggere pur sopportando lo stesso carico. Allo stesso tempo, le caratteristiche di deformazione elastica delle leghe di alluminio devono essere prese in considerazione durante la progettazione, e la rigidità e la resistenza della struttura dovrebbero essere ragionevolmente progettate per garantire la sicurezza e la stabilità della struttura.
Innovazione e sviluppo delle tecnologie di connettività
Le leghe di alluminio possono essere collegate in vari modi, comprese connessioni bullonate, connessioni con rivetti e connessioni saldate. Per ridurre la corrosione galvanica, nelle strutture in lega di alluminio vengono solitamente utilizzati rivetti o bulloni in alluminio. Allo stesso tempo, con lo sviluppo della tecnologia di saldatura, anche le prestazioni di saldatura delle leghe di alluminio sono state notevolmente migliorate. La saldatura MIG (saldatura a gas inerte di fusione) e la saldatura TIG (saldatura a gas inerte di tungsteno) sono due metodi di saldatura delle leghe di alluminio comunemente usati che possono fornire giunti saldati di alta qualità che soddisfano gli elevati standard della costruzione di ponti.
Prestazioni stabili dei ponti in lega di alluminio
Punti di progettazione per prestazioni stabili
I componenti in lega di alluminio possono soffrire di flessione laterale e instabilità torsionale se sottoposti a flessione, il che richiede particolare attenzione durante la progettazione. Al fine di migliorare la stabilità della struttura, i progettisti possono adottare una serie di misure, come l'aggiunta di supporti orizzontali, la modifica della forma della sezione trasversale, l'utilizzo di rinforzi, ecc. Queste misure possono migliorare efficacemente la stabilità locale e complessiva dei ponti in lega di alluminio e garantire la sicurezza della struttura sotto vari carichi.
Esempi di ponti in lega di alluminio
Ponte pedonale del fiume centrale di Hangzhou Qingchun Road
Questo ponte utilizza una trave scatolare con struttura reticolare in lega di alluminio e il materiale del ponte principale è la lega di alluminio 6082-T6. Il ponte lungo 36,8 metri pesa solo 11 tonnellate, dimostrando i vantaggi della progettazione leggera dei ponti in lega di alluminio. Il design del ponte non considera solo la funzionalità, ma considera anche pienamente l'armonia con l'ambiente circostante, diventando uno splendido paesaggio della città.
Ponte pedonale di Shanghai Xujiahui
Il ponte pedonale Shanghai Xujiahui progettato dalla Tongji University è realizzato in lega di alluminio 6061-T6, con una campata unica di 23 metri, una larghezza di 6 metri, un peso proprio di soli 150 kN e una massa di carico massima di 50 t. La rapida costruzione e messa in servizio di questo ponte riflette la praticità e l'efficienza dei ponti in lega di alluminio nelle città moderne.
Ponte pedonale Beishi Xidan
La sovrastruttura in lega di alluminio del ponte pedonale Xidan nella città di Bei è stata costruita da una società finanziata dall'estero e il profilo principale in lega di alluminio è 6082-T6. La lunghezza totale della campata principale è di 38,1 m, la larghezza libera dell'impalcato del ponte è di 8 m e la lunghezza totale è di 84 m. Il ponte è stato progettato pensando al comfort e alla sicurezza dei pedoni. Allo stesso tempo, l'uso di materiali in lega di alluminio conferisce al ponte anche una maggiore durata e minori costi di manutenzione.
Conclusione
L'applicazione di materiali in lega di alluminio di fascia alta nella costruzione dei ponti non solo migliora le prestazioni strutturali e la durabilità dei ponti, ma offre anche maggiori possibilità alla progettazione dei ponti. Con il progresso della scienza dei materiali e lo sviluppo della tecnologia di costruzione, si prevede che i ponti in lega di alluminio svolgeranno un ruolo più importante nella futura costruzione di ponti e diventeranno un importante collegamento che collega le città moderne.