———福建省首座自主設計與制造的鋁合金人行天橋誕生記

2016年3月1日23時40分，我省首座自主設計和制造的鋁合金結構人行天橋主橋在南鋁工業(yè)路上開始吊裝作業(yè)。經(jīng)過1個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，國家級綠色社區(qū)再添一座“綠色”橋。且公司技術中心以“高強鋁合金天橋設計、制造、安裝系列關鍵技術研發(fā)及應用”為選題開展的立項研發(fā)工作，獲列福建省科技計劃引導性項目資金支持。

 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刮撞，經(jīng)委托具有資質(zhì)的檢測單位檢查和鑒定，鋼質(zhì)人行天橋主橋承載結構構件現(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，公司計劃在鋼質(zhì)人行天橋的原址上重新修復和改造1座鋁合金結構的人行天橋。
                                           

南鋁為什么要建鋁合金天橋

目前國內(nèi)由于電解鋁和鋁加工產(chǎn)能的重復建設和快速擴張，鋁產(chǎn)品全面過剩，加劇了結構性矛盾，鋁價持續(xù)低位，鋁行業(yè)經(jīng)濟效益大幅下降。南平鋁業(yè)提出依靠技術創(chuàng)新構造獨特優(yōu)勢，大力推進企業(yè)產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構調(diào)整，重點發(fā)展高附加值產(chǎn)品，拓展鋁合金應用新領域的戰(zhàn)略方向，著力發(fā)展幾種具有南鋁獨特技術的產(chǎn)品，形成專業(yè)化生產(chǎn)，其中鋁合金結構件也是南平鋁業(yè)將重點發(fā)展的產(chǎn)品之一。因此，研究出一整套鋁合金天橋設計、制造、安裝等方法和關鍵技術參數(shù)，完成一座鋁合金示范天橋的建設，將為南鋁產(chǎn)品進一步實現(xiàn)市場化推廣打下堅實基礎。
                                           

鋁合金橋梁的前世今生

鋁合金材料應用于橋梁工程已有80年的歷史。1933年，美國人首次將鋁合金材料應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構橋梁有英國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。在一些西方國家，鋁合金橋梁設計與建造的相關技術與裝備已經(jīng)成熟，而我國在鋁合金橋梁技術方面目前尚處于起步階段。2006年，杭州市政府率先和德國公司合作，建設了中國第一座鋁合金人行天橋——杭州市慶春路中河人行天橋，拉開了我國設計建設鋁合金橋梁的序幕。之后同濟大學沈祖炎院士負責橋梁設計，完成了國內(nèi)首座自主設計、自行生產(chǎn)、自行安全的上海徐家匯人行天橋。近幾年來我國相繼在北京、杭州、寧波等地又完成了幾座鋁合金人行天橋的建造，促進了中國鋁合金天橋技術的發(fā)展。 
                                          

建造鋁合金橋梁有何技術瓶頸

鋁合金作為一種橋梁用新型的材料，目前國內(nèi)對其研究和規(guī)范還很少，是亟待研究和發(fā)展的領域，而目前國內(nèi)僅幾個城市有鋁合金天橋，且技術大多來自國外。主要存在幾個技術瓶頸：

一是鋁合金的彈性模量僅為鋼材的三分之一左右，所以鋁合金結構的變形和穩(wěn)定性是要重點問題。

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，所以要通過細節(jié)和整體分析型材的斷面，要對桁架進行整體屈曲與穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)、分析和舒適度的驗算與控制。

三是天橋用鋁合金型材由于斷面大，壁厚后，在線淬透性差，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，雖性能能滿足要求，但變形嚴重，且長度較長，精整難度大。如何保證在性能穩(wěn)定達到T6或T79條件下，制品尺寸精度符合設計要求對擠壓工藝也是挑戰(zhàn)。

四是由于鋁合金固有的特性，鋁合金材料焊接時存在焊接接頭軟化嚴重、強度下降大，易產(chǎn)生氣孔和熱裂紋等問題。
                                            

從立項到建成整整一年

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平提升，人行天橋已不再是只需要滿足交通的需要，而是上升成為一個路口的地標，一個城市的色彩和文化。鋁合金色澤美觀，外觀輕巧，是最適合經(jīng)濟較發(fā)達，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，拉開了中國鋁合金天橋時代的序幕。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始策劃建造鋁合金人行天橋，因此，開展高強鋁合金天橋設計、制造、安裝系列關鍵技術研發(fā)，并進行規(guī)模生產(chǎn)，填補我省鋁合金天橋設計制造的空白，其產(chǎn)業(yè)化前景十分廣闊。
    2015年4月1日，公司正式成立項目研發(fā)組，項目成員共16人，其中高級職稱8人，中級職稱5人，初級職稱3人。項目合作與參與單位：福建省建筑設計研究院。南鋁公司內(nèi)部參與單位：技術中心、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、南鋁車輛零部件公司，項目入列2015年度福建省科技計劃引導性項目，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

南鋁鋁合金人行天橋委托福建省建筑設計研究院設計跨徑24.5m，橋面凈寬3m，機動車道凈空≥6.2m，兩側各有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構件全部由南鋁公司生產(chǎn)和制造，與鋼質(zhì)結構天橋相比，鋁合金結構的天橋，其材質(zhì)輕便，僅為同體積鋼材重量的34%，而強度指標能夠滿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淼陌l(fā)展趨勢。南鋁工業(yè)路鋁合金結構人行天橋投入使用，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)濟增長點。
                                                                    黃剛毅  嚴華