铝桥：城市的亮丽风景线

西铝—西铝铝产业电讯：铝材特别是挤压铝材在桥梁中的应用已有相当长的历史，但用量不大，发展速度也不快，原因之一是铝合金的强度还不够高，不能满足公路、铁路桥梁的要求，常用的6xxx系合金挤压型材的抗拉强度Rm只有250N/mm2，亟需研发一批强度>650N/mm2的高强度的铝合金，以满足承重路桥特别是军用浮桥建设的急需，高强度与高抗蚀性铝合金挤压型材对建造浮桥有着特别重要的作用，舟桥部队是强大的解放军的一支重要组成部分，现行的6xxx系合金的各项性能对建造过街人行天桥来说却是绰绰有余；二是铝的价格比钢材的高，使桥的造价上升不少，在一定程度阻碍了铝桥的发展。

用挤压铝合金型材造桥优点多多

铝合金挤压型材是建造桥梁与浮桥的优良结构材料之一，尤其是对建造浮桥来说，在当前它是首选的材料，值得大力推广，其基本优点可归纳如下：

密度低

约为钢的1/3，铝合金的密度约为2.7g/cm3，而钢的密度却高达7.8g/cm3。

6xxx系的强度性能可与低碳钢的相当，因此比强度（强度质量比）、比刚度（比弹性模量）远超过钢材的。

抗腐蚀性能强

对雨水、海水与道路盐份、泥浆的腐蚀可忽略不计，特别是5xxx系合金，因此不但建造完后不用刷油漆，在服务期间也不需定期维护。

韧性高

抗疲劳裂纹扩展能力很强，又无低温脆性。铝合金的强度与塑性均随着温度的下降而同步上升，可是90%以上的钢都有低温脆性，所以铝合金是高寒地区造桥的上乘材料，北欧建了不少铝合金公路桥。

可挤压性能强

这一点对于建造桥梁来说很重要，因为其可以生产设计师所需要的断面复杂的空心型材，增大承受负载的能力，而不必进行昂贵的切削加工，还可以生产变断面型材。中国不但是铝挤压大国，而且已跃居世界铝挤压初级强国，截至2016年，已拥有挤压力≥45MN的大挤压机135台，其中225MN、230MN、250MN的特大超级重型挤压机4台，可生产别国不能生产的超级大型材，为建造铝桥创造了极为有利的条件。同时还可以挤压又长又宽的前所未有的空心型材，可使桥梁的用材块数减至最少，而且由于摩擦搅拌焊的应用，对于简化制造工艺起了很大作用。由于大挤压材的应用与其质量的相对较轻，可在工厂预制桥梁，有利于降低制造成本与运输费用，缩短安装时间，对交通影响大大减轻。

可回收性强

铝是循环经济最佳的金属材料之一，铝合金桥梁在使用期间无腐蚀损失，几乎全部回收，同时废铝能耗仅相当于原铝提取能耗的5%，对资源的循环利用、节能减排有着重要意义，具有重大社会效益。

铝桥梁比钢桥梁轻，有诸多不言而喻的优点。首先，最重要的是可以减轻上部结构的静载荷，增加车辆装载量，同时可以补偿即抵消诸如钢梁、电缆等对上部结构与桥基的不利影响；对大跨度桥梁来说还有更重要的意义，就是能使桥梁的总负载下降；在地震区减轻桥的静负载可以降低地震施加的侧向力，这种侧向力的大小与桥的静载荷成比例。

从桥的建造史上来说，混凝土桥是最便宜的，由于它的静载荷大，在那些不适宜建造混凝土桥的地方，钢桥就成为首选，桥面厚度200mm的混凝土静负装454kg/m2。钢桥虽比混凝土桥轻不少，但造桥价却高得多。建造这种钢桥是一项艰辛的工作，是劳动密集型的，同时造价不菲。

铝合金桥面比钢桥面轻得多，桥面板下的加强劲与板是一整体，一次挤压而成。铝合金桥面质量一般为90.8kg/m2，比国际公路标准规定的承载能力高得多，因而铝合金大挤压材成为修整具有历史意义桥梁的最具吸引力的材料，因为桥面静贡载对这类桥梁至关重要。然而，铝合金桥梁也有一些不足之处，不利于铝合金材料在桥梁建造中的大面积推广，主要问题是：

原始成本高

铝桥的原始成本（最初投资）比其他材料高，通常根据对比材料的不同高25%~100%，但是铝桥在造完后不需刷油漆，在以后的服役期间也不需要定期维护，因此若把维护费用也加以计算的话，则铝桥在整个使用期间的总费用（投资与维护费之和）要低于钢桥的，特别是在高寒地区，需用耐寒的无低温脆性的合金钢。

对铝合金的认识不足

无论是过去还是现在，无论是桥梁工程师还是广大群众，对钢材都耳熟能详，可是对铝材在工程方面的应用就不那么熟知了，因此，宜加强宣传，不但要在学校培养人才方面提及铝的应用，而且有关传媒应在适当地区与时间加强介绍，提高人们对铝及铝应用的认知。

零件的连接

过去铝桥是用铝板制造的，采用螺接与铆接连接零部件，上世纪90年代中期美国雷诺兹金属公司（Reynolds Metals Co.，2005年被美国铝业公司兼并）研制成功几种挤压桥梁铝型材，主要是用焊接法连接。用螺接或常规焊接法连接的不足之处是，接头的强度特别是疲劳强度比母材的低。后来，先进的摩擦搅拌法问世，为桥梁零部件的连接提供了优秀的连接工艺，可以焊接铝-铝，也可焊接铝-钢，焊缝的强度几乎与母材的相当。

新型桥梁铝材合金

桥梁铝材经过85年的发展取得了重大进展，已从板材建造进入了以挤压大空心铝型材接焊桥体时代，现行的桥梁铝材除传统的6063、6061合金外，还有新研发的欧洲6082合金，1972年在美国铝业协会公司注册，成分（质量%）：0.7~7.3Si，0.05Fe，0.10Cu，0.40~0.10Mn，0.6~1.2Mg，0.25Cr，0.20Zn，0.10Ti，其他杂质每个0.05、合计0.15，其余Al；美国的7005合金，1962年在美国铝业协会公司注册，成分（质量%）：0.35Si，0.40Fe，0.10Cu，0.20~0.70Mn，1.0~1.8Mg，0.06~0.20Cr，4.0~5.0Zn，0.01~0.06Ti，0.06~0.20Zr，其他杂质每个0.05、合计0.15，其余Al；日本的7N01合金，其中N代表日本（Nippon），它的成分（质量%）：0.30Si，0.35Fe，0.20Cu，0.20~0.7Mn，1.0~2.0Mn，0.30Cr，4.0~5.0Zn，0.20Ti，0.10V，0.25Zr，其他杂质每个0.05、合计0.15，其余Al；7N01是一个优秀的可挤压大型材的中高强度的铝合金，它的物理性能：2.78g/cm3，液相线温度620℃~650℃，线胀系数23.6×10-6/℃。

新型铝合金的研制成功，摩擦搅拌焊的问世，大挤压机的建设，为桥梁铝材生产、桥梁建设创造了有利条件，在一定程度上降低了铝桥的造价，对推广铝材在桥梁中的应用相当有利.

(重庆西铝信达铝产业股份有限公司宣传部整理供稿)

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