一、铝合金

1.1 铝和铝合金

铝是地球上最丰富的金属元素，占地壳总量的7.5%。1808年，铝是由英国汉弗里·戴维爵士发现，它是明矾的一种成分。铝合金是在纯铝中加入适量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即为铝合金。

1.2 铝合金应用范围

▲目前铝合金是工业中应用仅次于钢材的金属结构材料，广泛地应用在各个领域，航空航天、高铁、汽车工业、日常工具、电子产品、建筑和桥梁等行业中。

1.3 铝合金的命名规则

▲美国铝合金协会代表的编号系统普遍被接受，所以国内的铝合金代号，基本和美国的一致。第五位字母：基础状态代号（GB/T16475－1996）：

T5—从成型温度冷却后人工时效。

T6—固溶处理后人工时效。

1.4 铝合金的特点

二、在桥梁结构中的应用

2.1 国外的应用情况

▲国外铝合金桥梁的一个应用序列

在2007年之前，国内桥梁还没有铝合金应用的先例。至2018年，铝合金桥梁的建设已跨越85个春秋（1933——2018年），全世界已建成的铝合金桥（公路桥、铁路桥、过街人行桥）约390座，国外96%以上为公路桥，铁路桥寥寥无几，中国在2016年统计仅有62座，全为过街人行天桥。

▲这座桥是英国1948年建成的世界第一铝合金桥：亨顿坞铝合金开启桥。长37m，宽5.64m。

▲1953年9月30日，在阿伯丁港，由伊丽莎白女王主持了开幕仪式，圣·克莱门特铝合金桥，这座桥跨度只有30m，1975年退役并回收。

▲1948-1950年，加拿大魁北克省阿尔维达建成了一座铝合金上承式拱桥,主跨88.6m,桥梁全长153m,桥面宽10.36m。到目前为止,该桥保持世界铝合金桥跨度记录,2013和2014年之间进行过维修和养护，并且仍在使用之中。

▲1956年,德国首次应用铝合金修建了施万贝尔桁架人行桥,跨度44.2m,宽5.1m。位于鲁尔地区一条运河上,没经过任何防腐涂装处理,在强腐蚀环境历经50余年,主体结构完好

▲1995年 挪威的福什穆桥，是首个用于公路的铝合金箱梁。这座桥除了基础可以说是全铝合金桥，桥梁长38.5m，宽7.4m，分两跨，双向两车道，梁高1.513m。

二十世纪九十年代后,随着铝合金材料工艺的进步和挤压成形技术的成熟,铝合金桥梁的研究建造又进入了新一轮高峰。

▲2003年，英国伦敦皇家芭蕾舞学校渴望之桥，建筑师威尔金索尔，也叫过街花桥，连接皇家芭蕾舞学校与皇家歌剧院，并提供舞蹈演员排练和表演。

▲设计由23个旋转铝框架铰接组成，每个框架之间旋转3.91°，这一组图片是施工过程。这座桥的铝框架外侧用半透明的玻璃表皮装饰连接，下面设置了一层橡木铺装，以适应人通行。

▲这是一个舞蹈演员穿越空间的隐喻，这是皇家歌剧院演出的建筑序曲——只是几个舞步穿过花街。

▲2003.06，荷兰阿姆斯特丹运河上，MVSA建筑事务所，威斯多克大桥；为行人和骑自行车的人使用。这是一个5m宽，48m长的桥。

▲2009年，澳大利亚，扬切普大桥，这座桥长143m，宽2.5m，在海边，是一座全免维护的桥梁。

▲这座桥是为行人、马和骑手设计的。这是一个18m单跨全铝桥，3m宽，自重约7t或380kg/m。主构件是125mm和150mm矩形铝型材，全焊接结构。

▲石油钻井平台人行天桥：设计和制造者，马迪集团，2014跨径46.3m，宽1.2m的箱型桁架，这座桥的自重仅为137t或296kg/m。

2.2 国内的应用情况

▲2007年10月,GB50429一2007《铝合金结构设计规范》正式发布,2008年3月正式实施；2010年7月,JGJ/TZ16一2010《铝合金结构工程施工规程》正式发布,2011年3月正式实施,在我国铝合金结构建筑的设计和施工已经有据可依,正逐渐走向成熟。

▲杭州市庆春路中河人行天桥，该桥是中国首座铝合金结构桥梁，2007年3月25日21时竣工，是德国公司设计、制造与建设的，所用铝材也是从德国进口的，主材为6082-T6铝合金。

▲杭州市延安路人行天桥

▲2007年9月29日投入运行的徐家汇人行天桥，由同济大学沈祖炎院士团队设计，外形类似外滩白渡桥，是国内首座完全自主设计、自行制造、自行建造与安装的铝合金结构桥梁，总工期仅37d。

▲西单人行天桥是北京市迎奥运重点工程之一，2008年7月8日投入运行，铝合金上部结构为外资企业承建，大部分铝合金挤压型材国内生产，为6082-T6合金，铝合金步道板等附件从国外进口，为6005-T6铝合金，其中新建一号天桥呈“U”型，主跨38.1m，总长84m，桥面净宽8m，新建二号天桥为“Z”型天桥，主跨32.7m，桥面净宽6m。

▲杭州西湖 新解百天桥口字形人行过街天桥。2013年3月竣工，4月通行，全长217.55m,宽4.8m，重226t,承载能力4.3kN/m2。

▲杭州西湖 新解百天桥口字形人行过街天桥夜景效果

▲2014年5月27日，宁波第一医院过街人行天桥开通。

▲南宁：中国过街人行铝桥较多的城市，目前已建成41座，14年7座，15年13座，16-17年21座，据18年7月的招标信息，南宁18-22年投资5.4亿，再计划增加90座铝合金天桥。将来应该是全球这类过街天桥较多的城市之一。

▲重庆市彩云湖天桥，高新区创新大道协信天骄城人行天桥。这座铝合金桥于2015年竣工，是重庆市首座这类铝合金桥，总长度约30m，跨径26.4m，桥面净宽4m。

▲甘肃省陇西县铝合金人行天桥：西北地区首座于2017年7月30日建成，仅历时12h一次吊装成功。桥面净宽3.2m，总长约118m,这是中国体量较大的X形天桥。

▲内蒙古首座人行铝天桥在呼和浩特建成

2017年7月21日,该桥跨度33m，桥宽3.4m，行人通行道净宽3m，桥宽3.4m，桥下机动车净空高5m。

▲北京市长安街-崇文门铝合金天桥也称东单天桥

原桥建于1999年，钢结构桥梁锈蚀严重，于2017年11月拆除重建，2018年1月竣工通行。后的天桥为铝合金桁架结构，桥梁全长58m，宽3.85m，单跨跨径达到52m，是中国国内单跨最大的铝合金桁架天桥。

▲2017年12月，桂林将新建12座铝合金天桥，这座是乐群路口天桥。

除以上介绍的人行过街铝合金天桥外，哈尔滨、黄岩等地也建成了一些这类桥梁。

▲乌兰浩特神骏桥，全部为铝合金结构，是目前世界上最长的铝合金栈桥，2017年3月由土人设计，2018年1月竣工完成。

▲2018/01/31 福州首座铝合金桥投入使用，天桥位于江滨西大道鼓楼区法院旁，周边小区居民可通过天桥直达闽江公园。50m主桥吊装只用了一晚，整座天桥平面布置为“一”字形梯道桥，主桥长约50m，桥面净宽3m，两侧共设置2个梯道，净宽3.6m。

三、在桥面铺装中的应用

3.1.国外的应用情况

▲美国虽然不是最早研制铝合金的国家,但却是最早(1933年)把铝合金材料应用于桥梁工程中的国家。早在1933年，铝桥面铺装代替建于1882匹兹堡史密斯菲尔德街大桥的木材和钢桥面铺装，这个应用晚了建筑上使用铝合金整整40年。

▲铝在悬索桥修复中的作用，铝的高强度和轻盈在早期悬索桥的修复中起着关键作用。

在法国，在1975年间，三座悬索桥已经用铝铺装修复。这座是1937年建设的悬索桥，也用铝合金桥面铺装替换原来的钢桥面铺装。

▲1987，瑞典的SAPA开发了一种铝挤压系统以形成结构桥面铺装，主要目标是在现有桥梁上更换原来的木铺装和混凝土铺装。迄今为止，它已经在瑞典和挪威完成了近80个项目。

▲二十世纪九十年代之后还修建了大量铝合金桥人行桥,1999年,英国修建了洛克梅多步行桥,为全长79.95m的斜拉桥,桥面板为蜂窝状铝合金挤压板，厚度30cm，通过横向预应力钢束形成整体,整体结构美观,很有特色。

▲由于高度限制，为了改善视野，这座悬索人行桥设计是在主梁两侧配备了支撑缆索，使得主梁显得非常轻薄。该桥在河中有两个桥墩，分三跨，81m+144m+108m，总长度为325m；桥面宽4m，采用铝合金桥面板。

▲千禧桥，盖茨黑德，英国：建筑师威尔金索尔，2001大名鼎鼎的盖茨亥德千禧桥，共斥资约4400万美金，总长度126m，最大跨径105m，跨度8.0m，拱高50m，开工时间1998年，建成时间2001年9月17日。桥面铺装也采用的铝合金铺装。

▲2009年美国芝加哥尼克尔斯桥，长190m，宽4.6m，桥面铺装也是铝合金，长度2.5m，宽4.6m，拼装结构。

3.2.国内的应用情况

国内铝合金铺装都是和铝合金桁架桥一起应用，专门的铝合金桥面铺装各个高校和科研单位研究过，但是据查到的资料，还没有完全应用和实施。

四、在桥梁护栏中的应用

▲卡斯特桥梁将陆续推出一系列铝合金防撞护栏

五、桥梁建设为什么要用铝合金

▲这个表是美国2016年一份调研报告中铝合金桥梁费用的比例，深蓝色的是需要投资的费用，浅绿色是后期的维护费用，浅蓝色是后期回收费用，所以总体从全生命周期看，铝合金桥占有很大的优势。

▲这个表是美国一个桥梁行业协会，对铝合金、木材、钢结构、混凝土，后期维护费用的整体比较，也可看出铝合金桥的优势。

所以，未来铝合金桥的发展将会越来越有优势。