鋁合金在橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用調(diào)研報(bào)告

1、鋁合金在橋梁領(lǐng)域的應(yīng)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(lèi)及實(shí)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(yīng)急拼裝鐵路站臺(tái)3 HYPERLIN

3、K l bookmark39 o Current Document 2.2.2應(yīng)急機(jī)動(dòng)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(jié)構(gòu)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(chǎn)方式5 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3.3結(jié)構(gòu)件連接方式5 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 4鋁合金橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5綜述由于鋁合金具有強(qiáng)度重量比高，斷裂韌度和疲勞強(qiáng)度高，耐腐蝕和穩(wěn)定性好， 可塑性、焊接性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，它在土木工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣，在橋梁工程中 也越來(lái)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(yīng)用已 經(jīng)成為橋梁創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要方向之一。國(guó)外鋁合

5、金應(yīng)用于橋梁中的歷史可以追溯到1933年美國(guó)匹斯堡史密斯菲爾 德街橋上的鋁橋面板；我國(guó)首座鋁合金結(jié)構(gòu)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(guó)外進(jìn)口，且橋梁結(jié)構(gòu)由外資公司承建。如今在橋梁領(lǐng)域鋁合金主要應(yīng)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(lèi)及實(shí)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(jié)構(gòu)用德國(guó)進(jìn)口的鋁合金桁架結(jié)構(gòu)箱梁， 主橋材料為6082-T6鋁合金，全長(zhǎng)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(nèi)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(shí)焊接在橋梁上緣。2.1.2桁架橋1）德國(guó)施萬(wàn)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(jié)構(gòu)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(shí)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(jì)大學(xué)沈祖炎院士負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，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(zhì)量可達(dá)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(jié)構(gòu) 為外資公司承建，主要鋁合金型材均為國(guó)內(nèi) 產(chǎn)，為6082-T6鋁合金。主跨全長(zhǎng)38.1m， 橋面凈寬8m，總長(zhǎng)84m。圖2圖32.1.3拱橋加拿大阿爾維達(dá)拱橋建于1950年，主拱跨徑88.4m，高14.5mo主梁由鋁質(zhì)縱 梁和橫梁組成，上面鋪設(shè)鋼筋混凝土橋面板。所有支座也均由鋁合金制成。全橋 總長(zhǎng)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(fèi)迪南多橋建于1998年，全橋長(zhǎng)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(guò)圓柱形銷(xiāo)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(nèi)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(gòu)件連接形成的佛 倫弟爾梁方案。2.1.5高架橋美國(guó)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(zhǎng)67m，寬10.97m。上部結(jié)構(gòu)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(qiáng)螺栓連接形成。該橋首次采用混凝土橋面板與鋁 質(zhì)上部結(jié)構(gòu)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(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)瞬息萬(wàn)變、機(jī)會(huì)稍縱即逝，要求戰(zhàn)備橋梁必須滿足水陸快速機(jī)動(dòng) 靈活布置，適合各種復(fù)雜氣象條件等要求，二鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁正好滿足這種要求。鋁合金橋在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用主要有應(yīng)急機(jī)動(dòng)戰(zhàn)備橋（應(yīng)急機(jī)動(dòng)棧橋）、應(yīng)急 鐵路站臺(tái)、鋁合金應(yīng)急路面和應(yīng)急直升機(jī)停機(jī)坪等。2.2.1應(yīng)急拼裝鐵路站臺(tái)湖北華舟應(yīng)急輕拼裝鐵路站臺(tái)主要由 鋁合金制成，用于鐵路運(yùn)輸在無(wú)固定站臺(tái)情 況下，保障各類(lèi)裝備迅速實(shí)施裝卸載作業(yè)。 全套共18件，總重約2.2t，長(zhǎng)度11.3m，寬 3.56m。圖4為示意圖。2.2.2應(yīng)急機(jī)動(dòng)棧橋目前用于裝甲車(chē)的軍用橋梁及多數(shù)戰(zhàn) 備橋梁常用鋁合金制造。德國(guó)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(hù)焊接（MIG）。圖5為示意圖。圖4圖52.3浮橋我國(guó)生產(chǎn)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(zé)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(shè)浮橋或 結(jié)構(gòu)漕渡門(mén)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(zhì)高強(qiáng)度的鋁合金作為舟橋的甲板（圖6）,可以有效減輕 舟體結(jié)構(gòu)白重，提高舟橋的水上機(jī)動(dòng)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(gòu)成?？招男筒?/p>

11、質(zhì)量輕、抗扭剛度大、預(yù)制容易，是各國(guó)應(yīng)用的主要形式。圖7為國(guó)外鋁橋面板應(yīng)用型材的幾種典型形式。圖7國(guó)外鋁橋面板應(yīng)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(jié)構(gòu)件連接方式3.1材料根據(jù)國(guó)內(nèi)外鋁合金橋梁實(shí)例及鋁合金型材自身性能，應(yīng)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(shù)為T(mén)6，少部分有H113和H312等, 如上文中提到的美國(guó)克萊夫公路橋就采用5083-H113和5456-H321型鋁合金。3.2材料生產(chǎn)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(zé)任 公司生產(chǎn)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