責(zé)編·作者：王祝堂

 

　　 據(jù)悉，挪威正在建一條新的沿海高速公路，其中有一座世界上最長(zhǎng)的鋁合金懸索橋，長(zhǎng)1720m，橋跨度大于1200m，鋁橋達(dá)1250m，鋁合金結(jié)構(gòu)量為8kt～10kt，在世界建橋史上具有里程碑式的意義。其可行性研究報(bào)告已于2020年經(jīng)專家組評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)。

 

　　根據(jù)可行性報(bào)告的精細(xì)計(jì)算，全鋁橋的造價(jià)與鋼橋的造價(jià)相等。雖然鋁材的價(jià)格比鋼材的高一些，但鋁橋其它結(jié)構(gòu)的造價(jià)比鋼橋的低，由此可得到補(bǔ)償，例如塔、懸架（hanger）和主拉索（main cable）等結(jié)構(gòu)的造價(jià)比鋼橋的低得多。另外，在作造價(jià)計(jì)算時(shí)，還未將鋁橋“終身”不用維護(hù)、維修節(jié)約的費(fèi)用，以及到期報(bào)廢后回收廢鋁的高價(jià)值計(jì)算在內(nèi)。

 

　　由于此前全世界未建過(guò)此類鋁橋，也未建過(guò)如此大的公路鋁橋，因此，技術(shù)層面面臨不少挑戰(zhàn)，諸如總體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性、疲勞性能、總體極限應(yīng)力、撓度等都必須一一解決，但這些問(wèn)題在開(kāi)工之前都已進(jìn)行了精心的研究。挪威公路管理局（Norgian Public Roads Administralion）風(fēng)險(xiǎn)工程師（Risk engineer）丹尼爾·特蘭（Daniel Tran）說(shuō)：“鋁的優(yōu)點(diǎn)很多，如鋁表面的抗腐蝕氧化膜使鋁橋不用噴涂油漆，也不會(huì)腐蝕，橋中的鋁制零部件還可達(dá)到100%回收，因此鋁既是一種環(huán)境友好型材料，又是一種低造價(jià)的材料。”

 

　　該橋位于卑爾根（Bergen）以南約45km的蘭格努恩（Langenuen），是新修的挪威E39號(hào)沿海高速公路的一座大橋，也是挪威最大的工程之一。此橋通車(chē)后可縮短路程、降低運(yùn)輸費(fèi)用，同時(shí)，以鋁代鋼建設(shè)這座懸索橋不僅縮短了建設(shè)時(shí)間、節(jié)約了建設(shè)費(fèi)用和建設(shè)材料，還減少了后期維護(hù)工作量，同時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)對(duì)建設(shè)其它的懸索橋大有裨益。

 

　　據(jù)了解，該橋鋁材是由海德魯鋁業(yè)公司提供，大部分結(jié)構(gòu)鋁材是用6061合金擠壓的。6061合金是一種美國(guó)合金，于上世紀(jì)30年代中期成型，具有良好的擠壓性能，可擠壓形狀復(fù)雜的薄壁型材。它的成分為（質(zhì)量%）：Si0.4～0.8，F(xiàn)e0.7，Cu0.15～0.40，Mn0.15，Mg0.8～1.3，Cr0.04～0.35； Zn0.35，Ti0.15，其它雜質(zhì)，單個(gè)0.05、總計(jì)0.15，其余為Al。同時(shí)6061合金也是一種可熱處理的強(qiáng)化合金，合金的主要成分是Mg和Si，為以便形成強(qiáng)化相Mg2Si，還含有一定量的Cr，作為Fe的中和劑。而Cu的加入是為了提高強(qiáng)度，而又不使抗蝕性明顯下降，而且6061合金不僅可以人工時(shí)效，也可以自然時(shí)效，固溶處理溫度515℃～550℃，生產(chǎn)中的實(shí)際溫度不超過(guò)530℃；此外，它還是一種在AI-Mg-Si合金的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的AI-Mg-Si-Cu系合金，Mg2Si（β）在Al中有明顯的溶解度變化，共晶溫度的極限溶解度為1.85%，500℃時(shí)為1.05%，200℃時(shí)僅為0.27%，因此，它有明顯的時(shí)效硬化效應(yīng)。

 

　　6061合金可加工成各種各樣的半成品，如板、帶、管、棒、型、線材。固溶處理溫度為515℃～525℃，但不能大于550℃。20℃時(shí)密度2.7g/cm3，固相線溫度582℃，液相線溫度652℃，20℃～100℃的線脹系數(shù)23.6×10-6/℃，20℃時(shí)的比熱896J/（kg·℃）。此外，6061合金有極好的低溫性能，沒(méi)有低溫脆性，－269℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度比25℃時(shí)高56.5%，伸長(zhǎng)率高8個(gè)百分點(diǎn)，是制造設(shè)備結(jié)構(gòu)的好材料。

 

　　實(shí)際上，中國(guó)在橋梁的設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)和使用鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域一直是世界的領(lǐng)跑者，特別是港珠澳大橋于2019年投入營(yíng)運(yùn)后，更加鞏固了中國(guó)在此領(lǐng)域無(wú)可爭(zhēng)辯的領(lǐng)先地位，雖然至今中國(guó)已建造了近80座鋁橋，在使用中都受到了好評(píng)，同時(shí)已走出國(guó)門(mén)，在多哈建造了一座行人天橋，不過(guò)這些橋都是城市里的過(guò)街橋，尚未見(jiàn)過(guò)公路橋梁，特別是重載高速公路大跨度鋁橋建設(shè)的相關(guān)媒體報(bào)道，所以與北歐、北美的國(guó)家在此領(lǐng)域相比還有一定的差距，亟待補(bǔ)上，尤其是在推動(dòng)鋁應(yīng)用方面還有很大的發(fā)展?jié)摿Α６?，目前中?guó)已有擠壓力≥45MN的大擠壓機(jī)約160臺(tái)，其中有舉世無(wú)雙的225MN超級(jí)擠壓機(jī)2臺(tái)，可以生產(chǎn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)所需要的各種各樣的復(fù)雜斷面型材，所以建設(shè)橋梁用的大擠壓鋁型材當(dāng)然不在話下。

 

 

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