Broar är en betydelsefull uppfinning i mänsklighetens historia. Från antiken då människor använde fällda träd och staplade stenar för att korsa vattenvägar och raviner, till användningen av valvbroar och till och med snedkabelbroar, har utvecklingen varit anmärkningsvärd. Den nyligen öppnandet av Hong Kong-Zhuhai-Macao-bron markerar en avgörande milstolpe i broarnas historia. I modern brokonstruktion har, förutom användningen av armerade betongkonstruktioner, metallmaterial, särskilt aluminiumlegeringar, blivit det vanligaste valet på grund av deras olika fördelar.
År 1933 användes världens första brobana i aluminiumlegering på en bro som sträcker sig över en flod i Pittsburgh i USA. Mer än tio år senare, 1949, färdigställde Kanada en bågbro helt i aluminium som sträcker sig över Saguenayfloden i Quebec, med ett enda spann som nådde 88,4 meter. Denna bro var världens första konstruktion helt i aluminiumlegering. Bron hade pelare som var cirka 15 meter höga och två körfält för fordonstrafik. Den använde aluminiumlegering 2014-T6 och hade en totalvikt på 163 ton. Jämfört med den ursprungligen planerade stålbron minskade den vikten med cirka 56 %.
Sedan dess har trenden med konstruktionsbroar i aluminiumlegering varit ostoppbar. Mellan 1949 och 1985 konstruerade Storbritannien cirka 35 konstruktionsbroar i aluminiumlegering, medan Tyskland byggde cirka 20 sådana broar mellan 1950 och 1970. Byggandet av ett flertal broar gav värdefull erfarenhet för framtida brobyggare i aluminiumlegering.
Jämfört med stål har aluminiumlegeringsmaterial en lägre densitet, vilket gör dem mycket lättare, med endast 34 % av stålets vikt för samma volym. Ändå har de hållfasthetsegenskaper som liknar stål. Dessutom uppvisar aluminiumlegeringar utmärkt elasticitet och korrosionsbeständighet samtidigt som de har lägre strukturella underhållskostnader. Som ett resultat har de funnit omfattande tillämpningar inom modern brokonstruktion.
Kina har också gjort betydande framsteg inom brobyggnation. Zhaozhou-bron, som har stått i över 1500 år, är en av de viktigaste prestationerna inom forntida kinesisk broteknik. I modern tid, med hjälp av det tidigare Sovjetunionen, byggde Kina också flera stålbroar, inklusive Yangtze-flodsbroarna i Nanjing och Wuhan, samt Pärlflodsbron i Guangzhou. Användningen av aluminiumlegeringsbroar i Kina verkar dock vara begränsad. Den första strukturbron av aluminiumlegering i Kina var gångbron på Qingchun Road i Hangzhou, byggd 2007. Denna bro designades och installerades av tyska broingenjörer, och allt material importerades från Tyskland. Samma år utvecklades och tillverkades gångbron i Xujiahui, Shanghai, helt inhemskt med aluminiumlegeringskonstruktioner. Den använde främst aluminiumlegering 6061-T6 och kunde, trots sin egenvikt på 15 ton, bära en last på 50 ton.
I framtiden har broar av aluminiumlegering stora utvecklingsmöjligheter i Kina av flera skäl:
1 Kinas höghastighetsjärnvägsbyggnation blomstrar, särskilt i den komplexa terrängen i västra regioner med många dalar och floder. Broar av aluminiumlegering förväntas, tack vare sin enkla transport och låga vikt, ha en betydande potentiell marknad.
2 Stålmaterial är benägna att rosta och har dålig prestanda vid låga temperaturer. Korrosion av stål påverkar broars stabilitet avsevärt, vilket resulterar i högre underhållskostnader och säkerhetsrisker. Däremot har aluminiumlegeringsmaterial stark korrosionsbeständighet och fungerar bra vid låga temperaturer, vilket gör dem lämpliga för olika klimatförhållanden och säkerställer långsiktig hållbarhet. Även om broar av aluminiumlegering kan ha högre initiala byggkostnader, kan deras låga underhållskostnader bidra till att minska kostnadsgapet över tid.
3 Forskningen kring aluminiumbropaneler, både nationellt och internationellt, är välutvecklad, och dessa material används i stor utsträckning. Framsteg inom materialforskning ger teknisk garanti för att utveckla nya legeringar som uppfyller olika prestandakrav. Kinesiska aluminiumtillverkare, inklusive industrijättar som Liaoning Zhongwang, har gradvis skiftat sitt fokus till industriella aluminiumprofiler och lagt grunden för brokonstruktion i aluminiumlegering.
4 Snabbt byggande av tunnelbanor i större kinesiska städer ställer stränga krav på konstruktioner ovan mark. På grund av deras betydande viktfördelar är det förutsägbart att fler gång- och motorvägsbroar i aluminiumlegering kommer att utformas och användas i framtiden.
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminum
Publiceringstid: 15 maj 2024
