人行天橋建造是城市民生工程和民心工程,裝配式鋁合金人行天橋以結(jié)構(gòu)輕,耐腐蝕,免維護(hù),安裝快,美觀及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),在橋梁建設(shè)工程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,已引起政府和社會(huì)的高度關(guān)注。
鋁合金材料應(yīng)用于橋梁工程已有90多年的歷史,1933年美國(guó)匹茲堡斯密斯菲爾德街人行天橋首次采用了鋁合金材料,使得橋的承載能力由4.8噸提升到26噸,橋梁重量也相應(yīng)減輕了675噸,之后鋁合金材料作為橋梁用材便得到了迅猛發(fā)展。1946年美國(guó)紐約馬塞納附近建成世界上第一座全鋁合金結(jié)構(gòu)的橋梁。1946年至1963年北美就建成11座全鋁合金人行天橋,其中有9座至今仍在使用。1950年加拿大魁北克省賽右奈河上建造的鋁合金拱橋,其跨徑達(dá)到100米,應(yīng)用鋁合金材料180噸,與原計(jì)劃修建的鋼橋相比,重量減輕約56%。1958年至1965年之間,美國(guó)又修建了8座鋁合金橋。
2007年10月,上海在徐家匯建造了首座采用國(guó)內(nèi)技術(shù)的裝配式鋁合金人行天橋,拱形外觀設(shè)計(jì),跨越衡山路立交,橋跨34米,橋?qū)?米,自重25噸,載重60噸,正常人流通行量8000人次/小時(shí),高峰人流通行量10000人次/小時(shí)。2008年8月,作為迎北京奧運(yùn)重點(diǎn)工程的北京西單商業(yè)區(qū)人行天橋建成運(yùn)營(yíng),主橋長(zhǎng)80米,寬8米,兩個(gè)副橋分別為33米,寬8米,橋的四角分設(shè)4個(gè)踏步樓梯。橋梁結(jié)構(gòu)由外資公司承建,主要鋁合金型材均為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。在建設(shè)的同時(shí),組織技術(shù)力量編寫(xiě)了《北京市西單商業(yè)區(qū)人行天橋工程鋁合金上部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(JQB—198—2008),報(bào)北京市建設(shè)委員會(huì)備案,為鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁施工驗(yàn)收提供了依據(jù)和借鑒。
2013年5月,繼2006年建成首座鋁合金天橋后,杭州市再次在慶春路與延安路城市主干道交叉口上,建造了大跨度口字形鋁合金人行天橋。橋總長(zhǎng)217.55米,寬4.8米,總重量226噸,可滿足5000余人同時(shí)通行。人行天橋分為4個(gè)主桁架,4個(gè)過(guò)渡桁架,組成一閉合環(huán)形人行天橋,其中A桁架長(zhǎng)53米,B桁架長(zhǎng)44米,C桁架長(zhǎng)16米,D桁架長(zhǎng)43米。全橋共設(shè)4對(duì)上下自動(dòng)扶梯及4座人行樓梯。。2019年2月,北京市東單路口北銀街鋁合金人行天橋投入使用,橋梁全長(zhǎng)59米,寬度3.85米,單跨跨度52米,為國(guó)內(nèi)跨度較大的鋁合金人行天橋。
2007年10月國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50429—2007)發(fā)布;2010年7月行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)程》(JGJ/T216—2010)發(fā)布;2017年6月協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金人行天橋技術(shù)規(guī)程》(T/CECS471—2017)發(fā)布,寓意著鋁合金人行天橋支撐體系初步形成,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范逐步完善,具備鋁合金天橋建設(shè)的技術(shù)保證。
2017年,人民交通出版社《鋁合金人行天橋設(shè)計(jì)手冊(cè)》出版發(fā)行,作者巫裕潤(rùn),手冊(cè)主要內(nèi)容包括:鋁的物理性質(zhì)、含量分布及主要用途,鋁的基本特性、應(yīng)用范圍、鋁合金的分類(lèi),變形鋁合金分類(lèi)、牌號(hào)、狀態(tài)表示及加工方法;鋁合金型材種類(lèi),截面參數(shù)及連接方式;國(guó)外、國(guó)內(nèi)的鋁合金人行天橋發(fā)展概況、優(yōu)缺點(diǎn);鋁合金人行天橋存在的主要問(wèn)題及對(duì)策;鋁合金人行天橋的橋型方案、計(jì)算內(nèi)容及已竣工鋁合金人行天橋的計(jì)算實(shí)例和圖例;鋁合金人行天橋工廠加工及現(xiàn)場(chǎng)施工安裝的技術(shù)要求。
鋁合金天橋具有鮮明的特點(diǎn):一是自重輕,強(qiáng)度高。鋁合金材料密度約為2700kg/m³,因?yàn)殇摬牡?/3,但其強(qiáng)度較高,以鋁合金天橋常用的6082-T6牌號(hào)的鋁合金為例,其力學(xué)性能與Q235鋼材等同,與鋼質(zhì)人行天橋相比,鋁合金人行天橋結(jié)構(gòu)可大幅度減少自重,在結(jié)構(gòu)輕量化上具有明顯優(yōu)勢(shì);二是耐腐蝕性好,免維護(hù)。鋁合金表面在大氣環(huán)境會(huì)形成氧化膜,起到隔離保護(hù)作用,在采用氧化措施后,表面氧化膜更加致密厚實(shí),隔離侵蝕介質(zhì),相對(duì)鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)常防腐涂裝,具有天然優(yōu)勢(shì),既耐久又綠色環(huán)保;三是外觀光澤亮麗,觀感性好。鋁合金具有天然的金屬光澤,氧化或電解著色處理后,金屬色豐富,增加了橋體質(zhì)感;四是易加工,易回收利用。鋁合金芯棒可擠壓成型各種型材,可滿足不同設(shè)計(jì)造型的需求,鋁合金型材易于切割和鉆孔,采用數(shù)控設(shè)備可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化加工。鋁合金材料回收利用率高,成本低,屬于綠色環(huán)保新型建筑材料;五是全裝配式建造,縮短施工周期。鋁合金橋體一般采用桁架結(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)采用不銹鋼螺栓連接,標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),工廠化生產(chǎn),裝配化施工,簡(jiǎn)化施工工藝,降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量,提高安裝速度,減少地面交通的影響,容易在鋁合金材質(zhì)上融入地方文化元素和符號(hào),實(shí)現(xiàn)一橋一景,總之符合新型建筑發(fā)展方向。
鋁合金天橋與鋼結(jié)構(gòu)天橋相比,前者的建安造價(jià)要高出后者30%—60%,鋁合金型材約8.5萬(wàn)元/T,鋼材約1.5萬(wàn)元/T,但橋跨承重結(jié)構(gòu)自重輕,基礎(chǔ)造價(jià)可減少1/4—1/3。從全生命周期綜合對(duì)比,鋁合金天橋費(fèi)用略高于鋼結(jié)構(gòu)天橋,鋼結(jié)構(gòu)天橋后期維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用約為45元/投影平方米•每年,鋁合金天橋后期維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)為0,另外天橋完成服役后殘值回收費(fèi)用,鋁合金型材約1.2萬(wàn)元/噸,鋼材0.11萬(wàn)元/噸。隨著土木工程技術(shù)的不斷發(fā)展,通過(guò)綜合技術(shù)措施,基本可以規(guī)避或減少鋁合金材料先天不足所造成橋梁結(jié)構(gòu)安全和正常使用功能的負(fù)面影響。
可以期望裝配式鋁合金人行天橋的建設(shè),將對(duì)優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu),提高城市綜合承載能力,改善人居環(huán)境,開(kāi)展綠色生態(tài)低碳的城市建設(shè)有著十分重要的意義。