Οι γέφυρες είναι μια σημαντική εφεύρεση στην ανθρώπινη ιστορία. Από την αρχαιότητα, όταν οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν κομμένα δέντρα και στοιβαγμένες πέτρες για να διασχίσουν πλωτές οδούς και χαράδρες, μέχρι τη χρήση τοξωτών γεφυρών και ακόμη και καλωδιωτών γεφυρών, η εξέλιξη ήταν αξιοσημείωτη. Το πρόσφατο άνοιγμα της γέφυρας Χονγκ Κονγκ-Ζουχάι-Μακάο σηματοδοτεί ένα κρίσιμο ορόσημο στην ιστορία των γεφυρών. Στη σύγχρονη κατασκευή γεφυρών, εκτός από τη χρήση κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα, τα μεταλλικά υλικά, ιδιαίτερα τα κράματα αλουμινίου, έχουν γίνει η κύρια επιλογή λόγω των διαφόρων πλεονεκτημάτων τους.
Το 1933, το πρώτο κατάστρωμα γέφυρας από κράμα αλουμινίου στον κόσμο χρησιμοποιήθηκε σε μια γέφυρα που εκτείνεται σε έναν ποταμό στο Πίτσμπουργκ στις Ηνωμένες Πολιτείες. Περισσότερα από δέκα χρόνια αργότερα, το 1949, ο Καναδάς ολοκλήρωσε μια τοξωτή γέφυρα από αλουμίνιο που εκτείνεται στον ποταμό Saguenay στο Κεμπέκ, με ένα μόνο άνοιγμα να φτάνει τα 88,4 μέτρα. Αυτή η γέφυρα ήταν η πρώτη κατασκευή από κράμα αλουμινίου στον κόσμο. Η γέφυρα είχε προβλήτες ύψους περίπου 15 μέτρων και δύο λωρίδες κυκλοφορίας οχημάτων. Χρησιμοποιούσε κράμα αλουμινίου 2014-T6 και είχε συνολικό βάρος 163 τόνους. Σε σύγκριση με την αρχικά σχεδιασμένη χαλύβδινη γέφυρα, μείωσε το βάρος κατά περίπου 56%.
Από τότε, η τάση των δομικών γεφυρών από κράμα αλουμινίου ήταν ασταμάτητη. Μεταξύ 1949 και 1985, το Ηνωμένο Βασίλειο κατασκεύασε περίπου 35 δομικές γέφυρες από κράμα αλουμινίου, ενώ η Γερμανία κατασκεύασε περίπου 20 τέτοιες γέφυρες μεταξύ 1950 και 1970. Η κατασκευή πολυάριθμων γεφυρών παρείχε πολύτιμη εμπειρία στους μελλοντικούς κατασκευαστές γεφυρών από κράμα αλουμινίου.
Σε σύγκριση με τον χάλυβα, τα υλικά από κράμα αλουμινίου έχουν χαμηλότερη πυκνότητα, καθιστώντας τα πολύ ελαφρύτερα, με μόνο το 34% του βάρους του χάλυβα για τον ίδιο όγκο. Ωστόσο, έχουν χαρακτηριστικά αντοχής παρόμοια με του χάλυβα. Επιπλέον, τα κράματα αλουμινίου παρουσιάζουν εξαιρετική ελαστικότητα και αντοχή στη διάβρωση ενώ έχουν χαμηλότερο κόστος δομικής συντήρησης. Ως αποτέλεσμα, έχουν βρει εκτεταμένη εφαρμογή στη σύγχρονη κατασκευή γεφυρών.
Η Κίνα έχει κάνει σημαντικά βήματα και στην κατασκευή γεφυρών. Η γέφυρα Zhaozhou, που στέκεται για περισσότερα από 1500 χρόνια, είναι ένα από τα κορυφαία επιτεύγματα της αρχαίας κινεζικής μηχανικής γεφυρών. Στη σύγχρονη εποχή, με τη βοήθεια της πρώην Σοβιετικής Ένωσης, η Κίνα κατασκεύασε επίσης αρκετές χαλύβδινες γέφυρες, συμπεριλαμβανομένων των γεφυρών του ποταμού Yangtze στο Nanjing και της Wuhan, καθώς και της γέφυρας του ποταμού Pearl στο Guangzhou. Ωστόσο, η εφαρμογή γεφυρών από κράμα αλουμινίου στην Κίνα φαίνεται να είναι περιορισμένη. Η πρώτη δομική γέφυρα από κράμα αλουμινίου στην Κίνα ήταν η πεζογέφυρα στην οδό Qingchun στο Hangzhou, που κατασκευάστηκε το 2007. Αυτή η γέφυρα σχεδιάστηκε και εγκαταστάθηκε από Γερμανούς μηχανικούς γεφυρών και όλα τα υλικά εισήχθησαν από τη Γερμανία. Την ίδια χρονιά, η πεζογέφυρα στο Xujiahui της Σαγκάης αναπτύχθηκε εξ ολοκλήρου και κατασκευάστηκε εγχώρια χρησιμοποιώντας δομές από κράμα αλουμινίου. Χρησιμοποιούσε κυρίως κράμα αλουμινίου 6061-T6 και, παρά το βάρος 15 τόνων, μπορούσε να υποστηρίξει φορτίο 50 τόνων.
Στο μέλλον, οι γέφυρες από κράμα αλουμινίου έχουν τεράστιες προοπτικές ανάπτυξης στην Κίνα για διάφορους λόγους:
1 Η κατασκευή σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας της Κίνας ανθεί, ειδικά στα πολύπλοκα εδάφη των δυτικών περιοχών με πολλές κοιλάδες και ποτάμια. Οι γέφυρες από κράμα αλουμινίου, λόγω της ευκολίας μεταφοράς και των ελαφριών ιδιοτήτων τους, αναμένεται να έχουν σημαντική δυνητική αγορά.
2 Τα υλικά χάλυβα είναι επιρρεπή στη σκουριά και έχουν κακή απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Η διάβρωση του χάλυβα επηρεάζει σημαντικά τη σταθερότητα της γέφυρας, με αποτέλεσμα υψηλότερο κόστος συντήρησης και κινδύνους για την ασφάλεια. Αντίθετα, τα υλικά από κράμα αλουμινίου έχουν ισχυρή αντοχή στη διάβρωση και αποδίδουν καλά σε χαμηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας τα κατάλληλα για διάφορες κλιματικές συνθήκες και εξασφαλίζοντας μακροχρόνια αντοχή. Ενώ οι γέφυρες από κράμα αλουμινίου μπορεί να έχουν υψηλότερο αρχικό κόστος κατασκευής, τα χαμηλά έξοδα συντήρησης μπορούν να συμβάλουν στη μείωση του χάσματος κόστους με την πάροδο του χρόνου.
3 Η έρευνα για τα πάνελ γεφυρών αλουμινίου, τόσο σε εγχώριο όσο και σε διεθνές επίπεδο, είναι καλά ανεπτυγμένη και αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται ευρέως. Η πρόοδος στην έρευνα υλικών παρέχει τεχνική διασφάλιση για την ανάπτυξη νέων κραμάτων που πληρούν διαφορετικές απαιτήσεις απόδοσης. Οι Κινέζοι κατασκευαστές αλουμινίου, συμπεριλαμβανομένων των κολοσσών της βιομηχανίας όπως η Liaoning Zhongwang, έχουν στρέψει σταδιακά την εστίασή τους στα βιομηχανικά προφίλ αλουμινίου, θέτοντας τα θεμέλια για την κατασκευή γεφυρών από κράμα αλουμινίου.
4 Η ταχεία κατασκευή αστικών μετρό στις μεγάλες κινεζικές πόλεις επιβάλλει αυστηρές απαιτήσεις για κατασκευές από πάνω από το έδαφος. Λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων βάρους τους, είναι προβλέψιμο ότι στο μέλλον θα σχεδιαστούν και θα χρησιμοποιηθούν περισσότερες γέφυρες πεζών και αυτοκινητοδρόμων από κράμα αλουμινίου.
Επιμέλεια May Jiang από το MAT Aluminium
Ώρα δημοσίευσης: 15 Μαΐου 2024
