橋梁是人類歷史上一個(gè)相當(dāng)偉大的發(fā)明。從古時(shí)候人們通過放倒樹木，堆砌石塊通過水道和峽谷，到拱橋乃至斜拉索橋的應(yīng)用，當(dāng)中經(jīng)歷了翻天覆地的變化。最近港珠澳大橋的正式通車更堪稱是橋梁史上重要的一頁。而現(xiàn)代橋梁除了利用鋼筋水泥結(jié)構(gòu)之外，還可以利用金屬材料建造，其中，鋁合金材料由于相比鋼材的種種優(yōu)勢(shì)，目前已成為金屬材料制橋梁的主流。
1933年在美國匹茲堡斯菲爾德區(qū)一座跨河橋的鋁合金橋面板，是世界上首個(gè)鋁合金在橋梁上的應(yīng)用。10多年后，在1949年，加拿大在魁北克省阿爾維達(dá)建成了一座跨越塞右奈河，單跨跨徑達(dá)88.4 m的鉚接鋁拱橋。該橋是世界上第一座全鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁。該橋橋墩高約15m，2個(gè)車行道。所用的鋁合金為2014-T6，總重163t。與原計(jì)劃修建的鋼橋相比，重量減輕約56%。
自此之后鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁潮流一發(fā)不可收拾。在1949-1985年間，英國約建造了35座鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁，而德國在1950-1970年也建造了大概20座鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁。大量橋梁的建設(shè)為后人建造鋁合金橋梁提供了相當(dāng)寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
相對(duì)鋼材來說，鋁合金材料密度較小，自重較輕，僅為同體積鋼材的34%，而強(qiáng)度指標(biāo)則和鋼材基本相同。同時(shí)具有優(yōu)良的彈性模量和良好的防腐性能，并且結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用較低，因而在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
中國在橋梁建設(shè)方面也頗有造詣。屹立不倒超過1500年的趙州橋是古代中國橋梁的巔峰之作之一。在金屬橋梁逐漸風(fēng)靡的現(xiàn)代，中國憑借前蘇聯(lián)的協(xié)助，也擁有不少的鋼制橋梁。包括南京和武漢的長江大橋，以及廣州的珠江大橋，都是當(dāng)時(shí)首屈一指的大型橋梁。但在鋁合金橋梁方面，中國的應(yīng)用似乎十分有限。
國內(nèi)的第一座鋁合金結(jié)構(gòu)的橋梁是2007年建造的杭州市慶春路人行天橋。該橋由德國橋梁工程師設(shè)計(jì)安裝，原料全部由德國進(jìn)口。而同年在上海徐家匯建設(shè)的人行天橋則是完全由國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)裝配的鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁。該橋主要使用6061-T6鋁合金，在自重15噸的同時(shí)，卻能承載50噸的質(zhì)量。
未來，鋁合金橋梁在中國將具有廣闊的發(fā)展前景
1.中國目前的高鐵建設(shè)正如火如荼。加之中西部地區(qū)地形較為復(fù)雜，峽谷，河流眾多，在架設(shè)鐵路的過程中需要建設(shè)大量橋梁。而鋁合金橋梁由于其運(yùn)輸方便，質(zhì)量輕盈等優(yōu)勢(shì)，因而會(huì)擁有一個(gè)比較廣闊的潛在市場。
2.鋼材普遍存在容易生銹和低溫性能差的問題。鋼材生銹會(huì)嚴(yán)重影響橋梁的牢固性，不但帶來更大的維護(hù)費(fèi)用，還會(huì)存在嚴(yán)重的安全隱患。而低溫性能差則會(huì)使鋼橋無法在一些惡劣的氣候條件下正常使用。而鋁合金材料普遍抗腐蝕能力比較強(qiáng)，且低溫性能不減，因而可以廣泛應(yīng)用在多種氣候條件下，且經(jīng)久耐用。雖然鋁合金橋梁的造價(jià)普遍較高，但后期低廉的維護(hù)費(fèi)用或者能從一定程度上減少價(jià)格的差距。3.國內(nèi)外對(duì)于鋁橋面板的研究已經(jīng)十分成熟，并且應(yīng)用也十分廣泛。不斷提高的材料研發(fā)水平也為研發(fā)滿足不同性能要求的新合金提供了技術(shù)上的保證。而國內(nèi)鋁材生產(chǎn)商近年來也逐漸將目光放在了工業(yè)鋁型材領(lǐng)域。包括遼寧忠旺等行業(yè)巨頭均擁有先進(jìn)的工業(yè)鋁材生產(chǎn)設(shè)備，從技術(shù)上為鋁合金橋梁的建設(shè)提供了基礎(chǔ)。
4.國內(nèi)各大城市建設(shè)得如火如荼的地鐵對(duì)于來自地上的壓力有著十分嚴(yán)格的要求。而鋁合金橋梁由于質(zhì)量上的巨大優(yōu)勢(shì)，可以預(yù)見的是未來更多的鋁合金人行天橋和公路橋?qū)?huì)被設(shè)計(jì)使用。
雖然鋁合金橋梁在國內(nèi)的前景相當(dāng)廣闊，但由于我國在該領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)滯后，所以鋁合金橋梁要走向最終成熟仍需要不少的時(shí)間，這就需要政府、鋁行業(yè)，科研機(jī)構(gòu)和高校的共同合作，將鋁合金橋梁這種更為現(xiàn)代化的橋梁送上更大的舞臺(tái)，令我國這個(gè)電解鋁生產(chǎn)大國找到新的鋁材消費(fèi)點(diǎn)。
