———福建省首座自主設(shè)計(jì)與制造的鋁合金人行天橋誕生記

2016年3月1日23時(shí)40分，我省首座自主設(shè)計(jì)和制造的鋁合金結(jié)構(gòu)人行天橋主橋在南鋁工業(yè)路上開(kāi)始吊裝作業(yè)。經(jīng)過(guò)1個(gè)月緊張的安裝和裝修施工，4月1日，基本完成了天橋梯段安裝以及其它裝修施工工作，國(guó)家級(jí)綠色社區(qū)再添一座“綠色”橋。且公司技術(shù)中心以“高強(qiáng)鋁合金天橋設(shè)計(jì)、制造、安裝系列關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”為選題開(kāi)展的立項(xiàng)研發(fā)工作，獲列福建省科技計(jì)劃引導(dǎo)性項(xiàng)目資金支持。

 緣起

南鋁生活區(qū)原有跨工業(yè)路的鋼質(zhì)人行天橋于2003年6月建成并投入使用，改善了工業(yè)路南鋁路段的交通狀況，提高了南鋁職工上下班和附近群眾出行的安全。但是，2012年9月14日上午，南鋁工業(yè)路鋼質(zhì)人行天橋被一部大型超高牽引車(chē)刮撞，經(jīng)委托具有資質(zhì)的檢測(cè)單位檢查和鑒定，鋼質(zhì)人行天橋主橋承載結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)狀存在明顯局部屈曲變形，橋面整體扭轉(zhuǎn)變形和整體平面外彎曲變形，已影響到天橋的安全使用。為此，公司計(jì)劃在鋼質(zhì)人行天橋的原址上重新修復(fù)和改造1座鋁合金結(jié)構(gòu)的人行天橋。
                                           

南鋁為什么要建鋁合金天橋

目前國(guó)內(nèi)由于電解鋁和鋁加工產(chǎn)能的重復(fù)建設(shè)和快速擴(kuò)張，鋁產(chǎn)品全面過(guò)剩，加劇了結(jié)構(gòu)性矛盾，鋁價(jià)持續(xù)低位，鋁行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益大幅下降。南平鋁業(yè)提出依靠技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)造獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，大力推進(jìn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，重點(diǎn)發(fā)展高附加值產(chǎn)品，拓展鋁合金應(yīng)用新領(lǐng)域的戰(zhàn)略方向，著力發(fā)展幾種具有南鋁獨(dú)特技術(shù)的產(chǎn)品，形成專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，其中鋁合金結(jié)構(gòu)件也是南平鋁業(yè)將重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品之一。因此，研究出一整套鋁合金天橋設(shè)計(jì)、制造、安裝等方法和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，完成一座鋁合金示范天橋的建設(shè)，將為南鋁產(chǎn)品進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化推廣打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
                                           

鋁合金橋梁的前世今生

鋁合金材料應(yīng)用于橋梁工程已有80年的歷史。1933年，美國(guó)人首次將鋁合金材料應(yīng)用于匹茲堡史密斯菲爾德街(Smithfield Street)人行天橋工程中，之后世界各地建造的典型的鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁有英國(guó)梅德斯通跨越梅德韋河人行鋁橋，荷蘭的阿姆斯特丹橋，澳大利亞的楊切普大橋等。在一些西方國(guó)家，鋁合金橋梁設(shè)計(jì)與建造的相關(guān)技術(shù)與裝備已經(jīng)成熟，而我國(guó)在鋁合金橋梁技術(shù)方面目前尚處于起步階段。2006年，杭州市政府率先和德國(guó)公司合作，建設(shè)了中國(guó)第一座鋁合金人行天橋——杭州市慶春路中河人行天橋，拉開(kāi)了我國(guó)設(shè)計(jì)建設(shè)鋁合金橋梁的序幕。之后同濟(jì)大學(xué)沈祖炎院士負(fù)責(zé)橋梁設(shè)計(jì)，完成了國(guó)內(nèi)首座自主設(shè)計(jì)、自行生產(chǎn)、自行安全的上海徐家匯人行天橋。近幾年來(lái)我國(guó)相繼在北京、杭州、寧波等地又完成了幾座鋁合金人行天橋的建造，促進(jìn)了中國(guó)鋁合金天橋技術(shù)的發(fā)展。 
                                          

建造鋁合金橋梁有何技術(shù)瓶頸

鋁合金作為一種橋梁用新型的材料，目前國(guó)內(nèi)對(duì)其研究和規(guī)范還很少，是亟待研究和發(fā)展的領(lǐng)域，而目前國(guó)內(nèi)僅幾個(gè)城市有鋁合金天橋，且技術(shù)大多來(lái)自國(guó)外。主要存在幾個(gè)技術(shù)瓶頸：

一是鋁合金的彈性模量?jī)H為鋼材的三分之一左右，所以鋁合金結(jié)構(gòu)的變形和穩(wěn)定性是要重點(diǎn)問(wèn)題。

二是由于鋁合金密度小，在荷載作用下頻率變化大，在重荷載作用下頻率變化尤為明顯，所以要通過(guò)細(xì)節(jié)和整體分析型材的斷面，要對(duì)桁架進(jìn)行整體屈曲與穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)、分析和舒適度的驗(yàn)算與控制。

三是天橋用鋁合金型材由于斷面大，壁厚后，在線(xiàn)淬透性差，要保證T6或T79態(tài)性能的穩(wěn)定難度較大。而若采用立式淬火，雖性能能滿(mǎn)足要求，但變形嚴(yán)重，且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，精整難度大。如何保證在性能穩(wěn)定達(dá)到T6或T79條件下，制品尺寸精度符合設(shè)計(jì)要求對(duì)擠壓工藝也是挑戰(zhàn)。

四是由于鋁合金固有的特性，鋁合金材料焊接時(shí)存在焊接接頭軟化嚴(yán)重、強(qiáng)度下降大，易產(chǎn)生氣孔和熱裂紋等問(wèn)題。
                                            

從立項(xiàng)到建成整整一年

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平提升，人行天橋已不再是只需要滿(mǎn)足交通的需要，而是上升成為一個(gè)路口的地標(biāo)，一個(gè)城市的色彩和文化。鋁合金色澤美觀，外觀輕巧，是最適合經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，旅游觀光等城市的發(fā)展需求。所以在杭州、北京、上海、寧波都相繼建造了鋁合金天橋，拉開(kāi)了中國(guó)鋁合金天橋時(shí)代的序幕。而南鋁鋁合金人行天橋的研發(fā)成功將大大促進(jìn)福建省城市鋁合金人行天橋的發(fā)展，目前我省部分城市已開(kāi)始策劃建造鋁合金人行天橋，因此，開(kāi)展高強(qiáng)鋁合金天橋設(shè)計(jì)、制造、安裝系列關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，并進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)，填補(bǔ)我省鋁合金天橋設(shè)計(jì)制造的空白，其產(chǎn)業(yè)化前景十分廣闊。
    2015年4月1日，公司正式成立項(xiàng)目研發(fā)組，項(xiàng)目成員共16人，其中高級(jí)職稱(chēng)8人，中級(jí)職稱(chēng)5人，初級(jí)職稱(chēng)3人。項(xiàng)目合作與參與單位：福建省建筑設(shè)計(jì)研究院。南鋁公司內(nèi)部參與單位：技術(shù)中心、鋁型材公司、鋁合金材料公司安檢部、鋁材工程公司、南鋁板帶公司、南鋁車(chē)輛零部件公司，項(xiàng)目入列2015年度福建省科技計(jì)劃引導(dǎo)性項(xiàng)目，獲得科技廳政府科技資金支持。在克服了一系列大大小小困難后，南鋁鋁合金人行天橋終于在一年后建成。

 南鋁新地標(biāo)

南鋁鋁合金人行天橋委托福建省建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)跨徑24.5m，橋面凈寬3m，機(jī)動(dòng)車(chē)道凈空≥6.2m，兩側(cè)各有2.6m寬的向下樓梯至工業(yè)路人行道和南鋁社區(qū)，比原鋼質(zhì)天橋高出1.7m，載荷4.3KN/㎡。天橋的各種鋁合金結(jié)構(gòu)件全部由南鋁公司生產(chǎn)和制造，與鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)天橋相比，鋁合金結(jié)構(gòu)的天橋，其材質(zhì)輕便，僅為同體積鋼材重量的34%，而強(qiáng)度指標(biāo)能夠滿(mǎn)足人行天橋載荷要求，且比鋼質(zhì)更加錚亮，不易腐蝕，能夠提升城市品位。因此，采用鋁合金材料建造人行天橋?qū)⒊蔀槌鞘腥诵刑鞓蛭磥?lái)的發(fā)展趨勢(shì)。南鋁工業(yè)路鋁合金結(jié)構(gòu)人行天橋投入使用，將大大提高人行天橋的安全性和美觀性，成為南鋁公司新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
                                                                    黃剛毅  嚴(yán)華