【扩大铝应用】挪威在建世界最大铝合金公路悬索桥

　　据悉，挪威正在建一条新的沿海高速公路，其中有一座世界上最长的铝合金悬索桥，长1720m，桥跨度大于1200m，铝桥达1250m，铝合金结构量为8kt～10kt，在世界建桥史上具有里程碑式的意义。其可行性研究报告已于2020年经专家组评审通过。

　　根据可行性报告的精细计算，全铝桥的造价与钢桥的造价相等。虽然铝材的价格比钢材的高一些，但铝桥其它结构的造价比钢桥的低，由此可得到补偿，例如塔、悬架（hanger）和主拉索（main cable）等结构的造价比钢桥的低得多。另外，在作造价计算时，还未将铝桥“终身”不用维护、维修节约的费用，以及到期报废后回收废铝的高价值计算在内。

　　由于此前全世界未建过此类铝桥，也未建过如此大的公路铝桥，因此，技术层面面临不少挑战，诸如总体稳定性、局部稳定性、疲劳性能、总体极限应力、挠度等都必须一一解决，但这些问题在开工之前都已进行了精心的研究。挪威公路管理局（Norgian Public Roads Administralion）风险工程师（Risk engineer）丹尼尔·特兰（Daniel Tran）说：“铝的优点很多，如铝表面的抗腐蚀氧化膜使铝桥不用喷涂油漆，也不会腐蚀，桥中的铝制零部件还可达到100%回收，因此铝既是一种环境友好型材料，又是一种低造价的材料。”

　　该桥位于卑尔根（Bergen）以南约45km的兰格努恩（Langenuen），是新修的挪威E39号沿海高速公路的一座大桥，也是挪威最大的工程之一。此桥通车后可缩短路程、降低运输费用，同时，以铝代钢建设这座悬索桥不仅缩短了建设时间、节约了建设费用和建设材料，还减少了后期维护工作量，同时积累的经验对建设其它的悬索桥大有裨益。

　　据了解，该桥铝材是由海德鲁铝业公司提供，大部分结构铝材是用6061合金挤压的。6061合金是一种美国合金，于上世纪30年代中期成型，具有良好的挤压性能，可挤压形状复杂的薄壁型材。它的成分为（质量%）：Si0.4～0.8，Fe0.7，Cu0.15～0.40，Mn0.15，Mg0.8～1.3，Cr0.04～0.35；Zn0.35，Ti0.15，其它杂质，单个0.05、总计0.15，其余为Al。同时6061合金也是一种可热处理的强化合金，合金的主要成分是Mg和Si，为以便形成强化相Mg2Si，还含有一定量的Cr，作为Fe的中和剂。而Cu的加入是为了提高强度，而又不使抗蚀性明显下降，而且6061合金不仅可以人工时效，也可以自然时效，固溶处理温度515℃～550℃，生产中的实际温度不超过530℃；此外，它还是一种在AI-Mg-Si合金的基础上发展起来的AI-Mg-Si-Cu系合金，Mg2Si（β）在Al中有明显的溶解度变化，共晶温度的极限溶解度为1.85%，500℃时为1.05%，200℃时仅为0.27%，因此，它有明显的时效硬化效应。

　　6061合金可加工成各种各样的半成品，如板、带、管、棒、型、线材。固溶处理温度为515℃～525℃，但不能大于550℃。20℃时密度2.7g/cm3，固相线温度582℃，液相线温度652℃，20℃～100℃的线胀系数23.6×10-6/℃，20℃时的比热896J/（kg·℃）。此外，6061合金有极好的低温性能，没有低温脆性，－269℃时的抗拉强度比25℃时高56.5%，伸长率高8个百分点，是制造设备结构的好材料。

　　实际上，中国在桥梁的设计、建造、维护和使用钢结构领域一直是世界的领跑者，特别是港珠澳大桥于2019年投入营运后，更加巩固了中国在此领域无可争辩的领先地位，虽然至今中国已建造了近80座铝桥，在使用中都受到了好评，同时已走出国门，在多哈建造了一座行人天桥，不过这些桥都是城市里的过街桥，尚未见过公路桥梁，特别是重载高速公路大跨度铝桥建设的相关媒体报道，所以与北欧、北美的国家在此领域相比还有一定的差距，亟待补上，尤其是在推动铝应用方面还有很大的发展潜力。而且，目前中国已有挤压力≥45MN的大挤压机约160台，其中有举世无双的225MN超级挤压机2台，可以生产国民经济建设所需要的各种各样的复杂断面型材，所以建设桥梁用的大挤压铝型材当然不在话下。