Högkvalitativa aluminiumlegeringsmaterial: ett revolutionerande val för introduktion av brokonstruktion

2024-04-18 09:52:59

Med den snabba utvecklingen av vetenskap och teknik och accelererande urbanisering, förnyar broar, som en viktig del av stadstransporter, ständigt sina design- och konstruktionsmetoder. Traditionella stålbroar används ofta på grund av sin höga hållfasthet och relativt låga kostnad. Men med tiden uppstår problem som korrosion och höga underhållskostnader gradvis. Mot denna bakgrund har avancerade aluminiumlegeringsmaterial blivit ett revolutionerande val inom brokonstruktion med sina unika prestandafördelar.

Fördelar med aluminiumlegeringsmaterial

Fördelar med lätt design

Aluminiumlegeringens densitet är cirka 2,7 g/cm³, vilket bara är cirka 1/3 av stålet. Vad betyder denna lätta egenskap för brodesign och konstruktion? För det första kan lätta brokonstruktioner minska kraven på fundament, vilket gör att stora broar kan byggas i områden med dåliga geologiska förhållanden. För det andra kan lätta strukturer också minska transport- och installationskostnaderna, vilket är särskilt viktigt i avlägsna områden eller platser med begränsad tillgång. Dessutom kan lätta strukturer också bidra till att förbättra seismisk prestanda under jordbävningar eftersom lättare vikt minskar tröghetskrafter under jordbävningsverkan.

Vikten av korrosionsbeständighet

Aluminiumlegeringsmaterial kan bilda en tät oxidfilm i den naturliga miljön. Denna oxidfilm kan effektivt blockera inträngning av fukt och syre och därigenom skydda materialet från korrosion. Detta är särskilt viktigt vid brobyggen, då broar ofta utsätts för väder och vind och behöver tåla väder och vind. Jämfört med traditionella stålbroar kräver broar av aluminiumlegering inte frekvent anti-korrosionsbehandling, vilket kraftigt minskar långsiktiga underhållskostnader och arbetsbelastning.

Den perfekta kombinationen av plasticitet och bearbetbarhet

Aluminiumlegeringsmaterial är lätta att extrudera och forma och profiler med olika komplexa tvärsnitt kan tillverkas, vilket ger fler möjligheter till brodesign. Designers kan designa vackra och praktiska brostrukturer efter behov för att möta moderna städers dubbla krav på landskap och funktionalitet. Dessutom förbättras svets- och anslutningstekniken i aluminiumlegeringar ständigt, vilket gör konstruktionen av broar av aluminiumlegering bekvämare och snabbare.

Mekaniska egenskaper och anslutningsteknik för aluminiumlegeringar

Omfattande övervägande av mekaniska egenskaper Även om aluminiumlegeringar har en lägre elasticitetsmodul, är deras specifika hållfasthet (förhållandet mellan styrka och densitet) jämförbar med eller till och med bättre än höghållfast stål. Detta innebär att aluminiumlegeringsstrukturer kan vara lättare samtidigt som de bär samma belastning. Samtidigt måste de elastiska deformationsegenskaperna hos aluminiumlegeringar beaktas under designen, och strukturens styvhet och styrka bör vara rimligt utformad för att säkerställa strukturens säkerhet och stabilitet.

Innovation och utveckling av anslutningsteknik

Aluminiumlegeringar kan anslutas på olika sätt, inklusive bultförband, nitförbindningar och svetsförband. För att minska galvanisk korrosion används vanligtvis aluminiumnitar eller bultar i aluminiumlegeringskonstruktioner. Samtidigt, med utvecklingen av svetsteknik, har svetsprestandan hos aluminiumlegeringar också förbättrats avsevärt. MIG-svetsning (melting inert gas welding) och TIG-svetsning (tungsten inert gas welding) är två vanliga svetsmetoder av aluminiumlegering som kan ge högkvalitativa svetsfogar som uppfyller de höga standarderna för brokonstruktion.

Stabil prestanda för broar av aluminiumlegering

Designpoäng för stabil prestanda

Komponenter i aluminiumlegeringar kan drabbas av lateral böjning och vridningsinstabilitet när de utsätts för böjning, vilket kräver särskild uppmärksamhet under design. För att förbättra stabiliteten i strukturen kan konstruktörer vidta en mängd olika åtgärder, såsom att lägga till horisontella stöd, ändra tvärsnittsformen, använda förstyvningar etc. Dessa åtgärder kan effektivt förbättra den lokala och övergripande stabiliteten hos broar av aluminiumlegering och säkerställa strukturens säkerhet under olika belastningar.

Exempel på broar i aluminiumlegering

Hangzhou Qingchun Road Middle River fotgängarbron

Denna brygga använder en balk med fackverksstruktur av aluminiumlegering, och huvudbromaterialet är 6082-T6 aluminiumlegering. Den 36,8 meter långa bron väger endast 11 ton, vilket visar fördelarna med lättviktsdesign av broar av aluminiumlegering. Utformningen av bron tar inte bara hänsyn till funktionalitet, utan beaktar också fullständigt harmonin med den omgivande miljön, och blir ett vackert landskap i staden.

Shanghai Xujiahui fotgängarbron

Shanghai Xujiahui gångbron designad av Tongji University är gjord av 6061-T6 aluminiumlegering, med ett enda spännvidd på 23 meter, en bredd på 6 meter, en egenvikt på endast 150kN och en maximal lastmassa på 50t. Den snabba konstruktionen och ibruktagandet av denna bro återspeglar det praktiska och effektiviteten hos broar av aluminiumlegering i moderna städer.

Beishi Xidan fotgängarbron

Aluminiumlegeringsöverbyggnaden på Xidan Pedestrian Bridge i Bei City byggdes av ett utländskt finansierat företag, och den huvudsakliga aluminiumlegeringsprofilen är 6082-T6. Den totala längden på huvudspännet är 38,1m, brodäckets fria bredd är 8m och den totala längden är 84m. Bron designades med fotgängarkomfort och säkerhet i åtanke. Samtidigt ger användningen av aluminiumlegeringsmaterial även bron en längre livslängd och lägre underhållskostnader.

Slutsats

Tillämpningen av avancerade aluminiumlegeringsmaterial i brokonstruktioner förbättrar inte bara broarnas strukturella prestanda och hållbarhet, utan ger också fler möjligheter till brodesign. Med materialvetenskapens framsteg och utvecklingen av byggteknik förväntas broar av aluminiumlegering spela en viktigare roll i framtida brobyggande och bli en viktig länk som förbinder moderna städer.