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铝合金的性能特点
2018-10-9 10:06:57

      铝合金之所以在桥梁中得到广泛的应用,主要是其具有较多钢和混凝土结构所不可匹敌的优点。正确认识铝合金的性能特点不但能够认清其在桥梁上得到广泛应用的原因,而且能够为铝合金桥梁的设计给予帮助。
 一、 物理、化学、力学性能
 (1)密度:铝合金的密度约为钢的1/3左右,具有较高的比强度,有利于桥梁的减重,提高桥梁的负载能力。
 (2)热膨胀系数:铝合金的线热膨胀系数为1.881×10-5/℃ ~ 2.360×10-5/℃,约为钢和混凝土结构的2倍,因此,在设计使用中必须注意热胀冷缩带来的尺寸影响。
 (3)耐蚀性:铝合金能够在自然条件下形成氧化膜,对内部材料形成保护,具有良好的耐蚀性,无需进行表面涂层防护,因此具有高的服役寿命和低的维护费用。据有关文献报道,在高盐含量与污染物环境下,铝材料、耐候钢和低碳钢的厚度腐蚀速率分别为0.0194mm/年、0.81mm/年和2.19mm/年。
 (4)强度:与低碳结构钢相比,常用5系和6系铝合金的抗拉强度和屈服强度在110 - 350MPa间,力学性能可观,而且随着技术水平的提高,更高强度铝合金材料的研发成为可能。
 (5)焊接性能:与钢相比,铝合金焊合区力学性能损失较大,但通过优化焊接工艺和结构设计可进行有效地弥补,如搅拌摩擦焊能够很好地将铝合金进行焊接并使焊合区力学性能保持或提高。
 (6)疲劳性能:铝合金的疲劳强度低于钢,最初设计规定为钢疲劳强度的1/3,但铝合金可通过挤压加工实现整体成形,避免焊接导致的疲劳强度降低,而且可使局部壁厚增大,从而降低应力的影响。
 (7)韧性:铝合金具有高韧性和低塑性断裂抗力,与钢相比,无明显低温塑性-脆性转变特性,这一特点使其在某些低温环境下应用非常有优势。
  二、 经济性、环境影响特性
  铝合金结构桥梁造价虽然约为钢或混凝土结构桥梁的两倍甚至更高,但其可加工性强,加工费用低,维护费用低,服役周期长,总体费用算来,与传统钢或混凝土结构桥梁费用持平或略低。
  铝合金良好的耐蚀性无需定期的喷漆防腐维护,一定程度上减少了对环境的危害;整体结构组装可大大缩短施工周期,缩短交通恢复期限;铝合金回收能耗仅电解铝的5%,可循环再次利用率大,回收率可达到90%以上(是钢材回收率的5倍以上),基本和铝锭价格差异不大,是典型的绿色环保材料。
 

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