Materiale high-end din aliaj de aluminiu: o alegere revoluționară pentru introducerea în construcția de poduri
2024-04-18 09:52:59
Odată cu dezvoltarea rapidă a științei și tehnologiei și accelerarea urbanizării, podurile, ca parte importantă a transportului urban, inovează constant în metodele lor de proiectare și construcție. Podurile tradiționale din oțel sunt utilizate pe scară largă datorită rezistenței lor ridicate și costului relativ scăzut. Cu toate acestea, în timp, apar treptat probleme precum coroziunea și costurile ridicate de întreținere. Pe acest fond, materialele din aliaje de aluminiu de ultimă generație au devenit o alegere revoluționară în domeniul construcției de poduri, cu avantajele lor unice de performanță.
Avantajele materialelor din aliaje de aluminiu
Avantajele designului ușor
Densitatea aliajului de aluminiu este de aproximativ 2,7 g/cm³, ceea ce este doar aproximativ 1/3 din oțel. Ce înseamnă această proprietate ușoară pentru proiectarea și construcția podurilor? În primul rând, structurile ușoare de poduri pot reduce cerințele pentru fundații, permițând construirea de poduri mari în zone cu condiții geologice proaste. În al doilea rând, structurile ușoare pot reduce și costurile de transport și instalare, ceea ce este deosebit de important în zonele îndepărtate sau locurile cu acces limitat. În plus, structurile ușoare pot ajuta, de asemenea, la îmbunătățirea performanței seismice în timpul cutremurelor, deoarece greutatea mai ușoară reduce forțele de inerție în timpul acțiunii cutremurului.
Importanța rezistenței la coroziune
Materialele din aliaj de aluminiu pot forma o peliculă densă de oxid în mediul natural. Această peliculă de oxid poate bloca eficient pătrunderea umidității și a oxigenului, protejând astfel materialul împotriva coroziunii. Acest lucru este deosebit de important în construcția podurilor, deoarece podurile sunt adesea expuse la elemente și trebuie să reziste la elemente. În comparație cu podurile tradiționale din oțel, podurile din aliaj de aluminiu nu necesită tratament anticoroziv frecvent, reducând considerabil costurile de întreținere pe termen lung și volumul de muncă.
Combinația perfectă de plasticitate și procesabilitate
Materialele din aliaj de aluminiu sunt ușor de extrudat și format, iar profilele cu secțiuni transversale complexe variate pot fi fabricate, ceea ce oferă mai multe posibilități de proiectare a podurilor. Designerii pot proiecta structuri de poduri frumoase și practice, după cum este necesar, pentru a îndeplini cerințele duble ale orașelor moderne pentru peisaj și funcționalitate. În plus, tehnologia de sudare și conectare din aliaj de aluminiu se îmbunătățește constant, făcând construcția de poduri din aliaj de aluminiu mai convenabilă și mai rapidă.
Proprietățile mecanice și tehnologia de conectare a aliajelor de aluminiu
Considerarea cuprinzătoare a proprietăților mecanice Deși aliajele de aluminiu au un modul elastic mai mic, rezistența lor specifică (raportul rezistență la densitate) este comparabilă sau chiar mai bună decât oțelul de înaltă rezistență. Aceasta înseamnă că structurile din aliaj de aluminiu pot fi mai ușoare în timp ce suportă aceeași sarcină. În același timp, caracteristicile de deformare elastică ale aliajelor de aluminiu trebuie luate în considerare în timpul proiectării, iar rigiditatea și rezistența structurii ar trebui proiectate în mod rezonabil pentru a asigura siguranța și stabilitatea structurii.
Inovarea și dezvoltarea tehnologiilor de conectivitate
Aliajele de aluminiu pot fi conectate în diferite moduri, inclusiv conexiuni cu șuruburi, conexiuni cu nituri și conexiuni sudate. Pentru a reduce coroziunea galvanică, niturile sau șuruburile din aluminiu sunt de obicei folosite în structurile din aliaj de aluminiu. În același timp, odată cu dezvoltarea tehnologiei de sudare, performanța de sudare a aliajelor de aluminiu a fost, de asemenea, îmbunătățită semnificativ. Sudarea MIG (sudarea cu gaz inert de topire) și sudarea TIG (sudarea cu gaz inert de tungsten) sunt două metode de sudare din aliaj de aluminiu utilizate în mod obișnuit, care pot oferi îmbinări sudate de înaltă calitate care îndeplinesc standardele înalte de construcție a podurilor.
Performanță stabilă a podurilor din aliaj de aluminiu
Puncte de proiectare pentru performanță stabilă
Componentele din aliaj de aluminiu pot suferi de îndoire laterală și instabilitate la torsiune atunci când sunt supuse la îndoire, ceea ce necesită o atenție specială în timpul proiectării. Pentru a îmbunătăți stabilitatea structurii, proiectanții pot lua o varietate de măsuri, cum ar fi adăugarea de suporturi orizontale, schimbarea formei secțiunii transversale, utilizarea rigidizărilor etc. Aceste măsuri pot îmbunătăți în mod eficient stabilitatea locală și generală a podurilor din aliaj de aluminiu. și asigură siguranța structurii sub diferite sarcini.
Exemple de poduri din aliaj de aluminiu
Hangzhou Qingchun Road Podul pietonal al râului mijlociu
Acest pod folosește grinda cu structură din aliaj de aluminiu, iar materialul principal al podului este aliajul de aluminiu 6082-T6. Podul de 36,8 metri lungime cântărește doar 11 tone, demonstrând avantajele designului ușor al podurilor din aliaj de aluminiu. Designul podului nu ia în considerare doar funcționalitatea, ci și pe deplin armonia cu mediul înconjurător, devenind un peisaj frumos în oraș.
Podul pietonal Shanghai Xujiahui
Podul pietonal Shanghai Xujiahui proiectat de Universitatea Tongji este realizat din aliaj de aluminiu 6061-T6, cu o singură deschidere de 23 de metri, o lățime de 6 metri, o greutate proprie de numai 150 kN și o masă maximă de încărcare de 50 t. Construcția rapidă și punerea în funcțiune a acestui pod reflectă caracterul practic și eficiența podurilor din aliaj de aluminiu din orașele moderne.
Podul pietonal Beishi Xidan
Suprastructura din aliaj de aluminiu a podului pietonal Xidan din orașul Bei a fost construită de o companie finanțată din străinătate, iar profilul principal din aliaj de aluminiu este 6082-T6. Lungimea totală a travei principale este de 38,1 m, lățimea liberă a tablierului podului este de 8 m, iar lungimea totală este de 84 m. Podul a fost proiectat având în vedere confortul și siguranța pietonilor. În același timp, utilizarea materialelor din aliaj de aluminiu oferă, de asemenea, podului o durată de viață mai lungă și costuri de întreținere mai mici.
Concluzie
Aplicarea materialelor high-end din aliaj de aluminiu în construcția podurilor nu numai că îmbunătățește performanța structurală și durabilitatea podurilor, dar oferă și mai multe posibilități de proiectare a podurilor. Odată cu progresul științei materialelor și dezvoltarea tehnologiei de construcție, podurile din aliaj de aluminiu sunt de așteptat să joace un rol mai important în viitoarea construcție de poduri și să devină o legătură importantă care leagă orașele moderne.