Cầu là một phát minh quan trọng trong lịch sử loài người. Từ thời cổ đại khi mọi người sử dụng cây bị đốn và xếp chồng lên nhau để băng qua đường thủy và khe núi, đến việc sử dụng cầu vòm và thậm chí là những cây cầu treo cáp, sự tiến hóa đã rất đáng chú ý. Sự khai mạc gần đây của cây cầu Hồng Kông-Zhuhai-Macao đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử của những cây cầu. Trong xây dựng cầu hiện đại, ngoài việc sử dụng các cấu trúc bê tông cốt thép, vật liệu kim loại, đặc biệt là hợp kim nhôm, đã trở thành lựa chọn chính do những lợi thế khác nhau của chúng.
Năm 1933, sàn cầu hợp kim nhôm đầu tiên trên thế giới đã được sử dụng trên một cây cầu trải dài trên một dòng sông ở Pittsburgh ở Hoa Kỳ. Hơn mười năm sau, vào năm 1949, Canada đã hoàn thành một cây cầu vòm hoàn toàn bằng nhôm trải dài trên sông Saguenay ở Quebec, với một nhịp duy nhất đạt 88,4 mét. Cây cầu này là cấu trúc hợp kim hoàn toàn bằng nhôm đầu tiên trên thế giới. Cây cầu có trụ cao khoảng 15 mét và hai làn đường cho giao thông xe cộ. Nó đã sử dụng hợp kim nhôm 2014-T6 và có tổng trọng lượng là 163 tấn. So với cây cầu thép dự định ban đầu, nó giảm trọng lượng khoảng 56%.
Kể từ đó, xu hướng của cầu cấu trúc hợp kim nhôm đã không thể ngăn cản. Từ năm 1949 đến 1985, Vương quốc Anh đã xây dựng khoảng 35 cây cầu cấu trúc hợp kim nhôm, trong khi Đức xây dựng khoảng 20 cây cầu như vậy từ năm 1950 đến 1970. Việc xây dựng nhiều cây cầu cung cấp kinh nghiệm có giá trị cho các nhà xây dựng cầu hợp kim nhôm trong tương lai.
So với thép, vật liệu hợp kim nhôm có mật độ thấp hơn, làm cho chúng nhẹ hơn nhiều, chỉ với 34% trọng lượng của thép cho cùng một khối lượng. Tuy nhiên, chúng có đặc điểm sức mạnh tương tự như thép. Ngoài ra, hợp kim nhôm thể hiện độ co giãn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn trong khi có chi phí bảo trì cấu trúc thấp hơn. Kết quả là, họ đã tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong xây dựng cầu hiện đại.
Trung Quốc cũng đã có những bước tiến đáng kể trong xây dựng cầu. Cầu Zhaozhou, đứng trong hơn 1500 năm, là một trong những thành tựu đỉnh cao của kỹ thuật cầu Trung Quốc cổ đại. Trong thời kỳ hiện đại, với sự hỗ trợ của Liên Xô cũ, Trung Quốc cũng đã xây dựng một số cây cầu thép, bao gồm các cây cầu sông Dương Tử ở Nam Kinh và Wuhan, cũng như cầu sông Pearl ở Quảng Châu. Tuy nhiên, việc áp dụng cầu hợp kim nhôm ở Trung Quốc dường như bị hạn chế. Cây cầu kết cấu hợp kim nhôm đầu tiên ở Trung Quốc là cây cầu dành cho người đi bộ trên đường Qingchun ở Hàng Châu, được xây dựng vào năm 2007. Cây cầu này được thiết kế và lắp đặt bởi các kỹ sư cầu Đức, và tất cả các vật liệu đều được nhập khẩu từ Đức. Trong cùng năm đó, cây cầu dành cho người đi bộ ở Xujiahui, Thượng Hải, hoàn toàn được phát triển và sản xuất trong nước bằng các cấu trúc hợp kim nhôm. Nó chủ yếu sử dụng hợp kim nhôm 6061-T6 và mặc dù có trọng lượng tự trị 15 tấn, có thể hỗ trợ tải trọng 50 tấn.
Trong tương lai, cầu hợp kim nhôm có triển vọng phát triển rộng lớn ở Trung Quốc vì nhiều lý do:
Xây dựng đường sắt cao tốc của Trung Quốc đang bùng nổ, đặc biệt là ở các địa hình phức tạp của các khu vực phương Tây với nhiều thung lũng và sông. Cầu hợp kim nhôm, do dễ vận chuyển và tính chất nhẹ, dự kiến sẽ có một thị trường tiềm năng đáng kể.
2 vật liệu thép dễ bị rỉ sét và có hiệu suất kém ở nhiệt độ thấp. Ăn mòn thép ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định của cây cầu, dẫn đến chi phí bảo trì cao hơn và các mối nguy hiểm an toàn. Ngược lại, vật liệu hợp kim nhôm có khả năng chống ăn mòn mạnh và hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp, làm cho chúng phù hợp với các điều kiện khí hậu khác nhau và đảm bảo độ bền lâu dài. Mặc dù cầu hợp kim nhôm có thể có chi phí xây dựng ban đầu cao hơn, chi phí bảo trì thấp của chúng có thể giúp giảm khoảng cách chi phí theo thời gian.
3 Nghiên cứu về các tấm cầu nhôm, cả trong nước và quốc tế, được phát triển tốt và các vật liệu này được sử dụng rộng rãi. Những tiến bộ trong nghiên cứu vật liệu cung cấp đảm bảo kỹ thuật để phát triển các hợp kim mới đáp ứng các yêu cầu hiệu suất khác nhau. Các nhà sản xuất nhôm Trung Quốc, bao gồm các đại gia công nghiệp như Liêu Ninh, đã dần dần chuyển trọng tâm sang hồ sơ nhôm công nghiệp, đặt nền tảng cho việc xây dựng cầu hợp kim nhôm.
4 Xây dựng tàu điện ngầm đô thị nhanh chóng ở các thành phố lớn của Trung Quốc áp đặt các yêu cầu nghiêm ngặt đối với các cấu trúc từ trên mặt đất. Do lợi thế trọng lượng đáng kể của họ, có thể thấy trước rằng nhiều cầu đi bộ và đường cao tốc hợp kim nhôm sẽ được thiết kế và sử dụng trong tương lai.
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ Mat Aluminum
Thời gian đăng: Tháng 5-15-2024
