鋁合金在橋梁領域的應用調研報告

1、鋁合金在橋梁領域的應用目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document 目錄I HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 綜述1 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 鋁合金橋梁分類及實例1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 2.1民用橋梁1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.1.1連續(xù)箱梁橋1 HYPERLINK l bookmark21

2、o Current Document 2.1.2桁架橋1 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.1.3 拱橋2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 2.1.4懸索橋2 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.1.5高架橋2 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 2.2軍用橋3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2.2.1應急拼裝鐵路站臺3 HYPERLIN

3、K l bookmark39 o Current Document 2.2.2應急機動棧橋3 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.3浮橋3 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 2.4舟橋鋁合金甲板3 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 2.5鋁合金橋面4 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 鋁合金橋材料及結構件連接方式4 HYPERLINK l bookmark58 o Current Documen

4、t 3.1材料4 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 3.2材料生產方式5 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3.3結構件連接方式5 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 4鋁合金橋結構設計標準5綜述由于鋁合金具有強度重量比高，斷裂韌度和疲勞強度高，耐腐蝕和穩(wěn)定性好， 可塑性、焊接性好等諸多優(yōu)點，它在土木工程中的應用越來越廣，在橋梁工程中 也越來越引起人們的興趣與重視。鋁合金材料的研究及其在橋梁工程中的應用已 經成為橋梁創(chuàng)新設計的重要方向之一。國外鋁合

5、金應用于橋梁中的歷史可以追溯到1933年美國匹斯堡史密斯菲爾 德街橋上的鋁橋面板；我國首座鋁合金結構橋梁是杭州慶春路中河人行天橋，它 2007年3月建成，所有鋁合金型材均從國外進口，且橋梁結構由外資公司承建。如今在橋梁領域鋁合金主要應用于民用橋梁（尤其是人行天橋）、軍用橋梁、 浮橋、鋁合金甲板和鋁合金橋面等。鋁合金橋梁分類及實例2.1民用橋梁2.1.1連續(xù)箱梁橋1）杭州慶春路中河人行天橋（圖1） 2007年3月建成，由外資公司承建，上部 結構用德國進口的鋁合金桁架結構箱梁， 主橋材料為6082-T6鋁合金，全長36.8 米，僅重11噸。2）挪威福斯莫公路鋁合金橋修建于1996年，壓制件采用60

6、82及6005型合 金。橋面板由3室中空壓制件組成，高0.123m，寬0.25m，壓制件內部的4片腹 板互成60角，形成橫向框架，與上翼緣板焊接在一起組成正交異性橋面板同 時焊接在橋梁上緣。2.1.2桁架橋1）德國施萬貝爾橋建于1955年，該橋采用桁架體系。采用。形弦桿、1形支 撐及1形斜桿，結構材料為6082-T6合金。橋面板由一些厚0.16 m的特制鋁壓件栓 接形成，同時用冷拉鋁合金螺栓栓接在縱梁上。這座人行天橋用鋁25t。2）上海徐家匯人行天橋（圖2） 2009 年9月29日投入使用，總工期僅37天。該 橋由同濟大學沈祖炎院士負責設計，主材為 6061-T6鋁合金，單跨23m，寬度6m，

7、鋁合 金天橋自重僅150KN，最大載荷質量可達到 50t。3）北市西單人行天橋（圖3）2008年 7月20日投入使用。該橋鋁合金上部結構 為外資公司承建，主要鋁合金型材均為國內 產，為6082-T6鋁合金。主跨全長38.1m， 橋面凈寬8m，總長84m。圖2圖32.1.3拱橋加拿大阿爾維達拱橋建于1950年，主拱跨徑88.4m，高14.5mo主梁由鋁質縱 梁和橫梁組成，上面鋪設鋼筋混凝土橋面板。所有支座也均由鋁合金制成。全橋 總長153m，寬9.75m。采用2014-T6型鋁合金，總重150 t。2.1.4懸索橋意大利雷亞爾費迪南多橋建于1998年，全橋長85 m，寬5.8m，其懸索體系 由2

8、道截面為矩形的鐵索組成并通過圓柱形銷釘連接在一起，豎向吊索間距為 1.36m，吊索與縱梁的連接裝置嵌在橋墩頂內部?？v梁采用7020 -T6型鋁合金， 橫梁則采用6060- T6型鋁合金。縱梁選用由兩水平弦桿與豎向構件連接形成的佛 倫弟爾梁方案。2.1.5高架橋美國克萊夫公路橋建于19581963年間，是世界上第一座焊接鋁橋，是一座 4連跨連續(xù)高架橋，全長67m，寬10.97m。上部結構由4片高度為965mm的焊接鋁 板梁以及橫向支承與主梁用高強螺栓連接形成。該橋首次采用混凝土橋面板與鋁 質上部結構的體系。板材和角鋼分別采用5083-H113和5456-H321型鋁合金。該橋 1993年由于道路

9、樞紐改建被拆除。2.2軍用橋現代戰(zhàn)爭瞬息萬變、機會稍縱即逝，要求戰(zhàn)備橋梁必須滿足水陸快速機動 靈活布置，適合各種復雜氣象條件等要求，二鋁合金結構橋梁正好滿足這種要求。鋁合金橋在軍事領域的應用主要有應急機動戰(zhàn)備橋（應急機動棧橋）、應急 鐵路站臺、鋁合金應急路面和應急直升機停機坪等。2.2.1應急拼裝鐵路站臺湖北華舟應急輕拼裝鐵路站臺主要由 鋁合金制成，用于鐵路運輸在無固定站臺情 況下，保障各類裝備迅速實施裝卸載作業(yè)。 全套共18件，總重約2.2t，長度11.3m，寬 3.56m。圖4為示意圖。2.2.2應急機動棧橋目前用于裝甲車的軍用橋梁及多數戰(zhàn) 備橋梁常用鋁合金制造。德國研制的鋁合金 拼接坦克

10、橋由軋制鋁板焊接而成，其中一部 分是攪拌摩擦焊接，另一部分則是惰性氣體 保護焊接（MIG）。圖5為示意圖。圖4圖52.3浮橋我國生產鋁合金浮橋的廠家主要有山東叢林鋁材和東北輕合金等廠家，前 者為碼頭用鋁合金浮橋，后者為軍用浮橋。東北輕合金有限責任公司2005年曾獲 得發(fā)明專利：“浮橋用鋁合金型材的制造方法”。2.4舟橋鋁合金甲板圖6舟橋是用于在江河上架設浮橋或 結構漕渡門橋的制式渡河保障裝 備，是陸軍遂行渡河工程保障的 最主要裝備。采用輕質高強度的鋁合金作為舟橋的甲板（圖6）,可以有效減輕 舟體結構白重，提高舟橋的水上機動性。2.5鋁合金橋面鋁合金橋面由多孔擠壓型材相互連接在一起構成?？招男筒?/p>

11、質量輕、抗扭剛度大、預制容易，是各國應用的主要形式。圖7為國外鋁橋面板應用型材的幾種典型形式。圖7國外鋁橋面板應用型材的幾種典型形式其中：a單孔三角形型材及其組合形式b雙孔三角形型材及其組合形式c三孔梯形型材組合形式d桁架式型材組合形式e桁架式型材組合形式鋁合金橋材料及結構件連接方式3.1材料根據國內外鋁合金橋梁實例及鋁合金型材自身性能，應用于橋梁的鋁合金主 要有 6082 和 6061 型，此外還有 2014、5083、5456、6005、6060、6063、7005、7A05和7020等；型材熱處理狀態(tài)巨大多數為T6，少部分有H113和H312等, 如上文中提到的美國克萊夫公路橋就采用5083-H113和5456-H321型鋁合金。3.2材料生產方式鋁合金浮橋和鋁合金橋面多采用鋁合金擠壓型材，如東北輕合金有限責任 公司生產的軍用鋁合金浮橋擠壓型材擠壓溫度為320450C；鋁合金人行天橋 可以采用鋁合金擠壓方管型材和鋁合金壓制件。3