Brücken sind eine bedeutende Erfindung der Menschheitsgeschichte. Von der Antike, als Menschen gefällte Bäume und gestapelte Steine nutzten, um Wasserwege und Schluchten zu überqueren, bis hin zur Verwendung von Bogenbrücken und sogar Schrägseilbrücken hat sich die Entwicklung bemerkenswert entwickelt. Die kürzlich erfolgte Eröffnung der Hongkong-Zhuhai-Macao-Brücke markiert einen entscheidenden Meilenstein in der Geschichte der Brücken. Im modernen Brückenbau haben sich neben Stahlbetonkonstruktionen auch Metallwerkstoffe, insbesondere Aluminiumlegierungen, aufgrund ihrer vielfältigen Vorteile durchgesetzt.
1933 wurde in Pittsburgh (USA) das weltweit erste Brückendeck aus Aluminiumlegierung für eine Flussbrücke verwendet. Über zehn Jahre später, 1949, stellte Kanada eine Bogenbrücke aus Aluminium über den Saguenay River in Quebec fertig. Die Bogenspanne betrug 88,4 Meter. Diese Brücke war die weltweit erste vollständig aus Aluminium bestehende Konstruktion. Die Pfeiler der Brücke waren etwa 15 Meter hoch, und es gab zwei Fahrspuren für den Autoverkehr. Die Aluminiumlegierung 2014-T6 wog 163 Tonnen. Im Vergleich zur ursprünglich geplanten Stahlbrücke konnte das Gewicht um etwa 56 % reduziert werden.
Seitdem ist der Trend zu Aluminiumbrücken unaufhaltsam. Zwischen 1949 und 1985 errichtete Großbritannien etwa 35 Aluminiumbrücken, während Deutschland zwischen 1950 und 1970 rund 20 solcher Brücken errichtete. Der Bau zahlreicher Brücken lieferte wertvolle Erfahrungen für zukünftige Aluminiumbrückenbauer.
Im Vergleich zu Stahl haben Aluminiumlegierungen eine geringere Dichte und sind daher deutlich leichter. Bei gleichem Volumen wiegen sie nur 34 % des Stahlgewichts. Dennoch weisen sie ähnliche Festigkeitseigenschaften wie Stahl auf. Darüber hinaus zeichnen sich Aluminiumlegierungen durch hervorragende Elastizität und Korrosionsbeständigkeit aus und verursachen geringere Instandhaltungskosten. Daher finden sie breite Anwendung im modernen Brückenbau.
China hat auch im Brückenbau bedeutende Fortschritte gemacht. Die über 1500 Jahre alte Zhaozhou-Brücke ist eine der herausragenden Errungenschaften der chinesischen Brückenbaukunst. In der modernen Ära hat China mit Unterstützung der ehemaligen Sowjetunion auch mehrere Stahlbrücken errichtet, darunter die Jangtse-Brücken in Nanjing und Wuhan sowie die Perlflussbrücke in Guangzhou. Brücken aus Aluminiumlegierungen finden in China jedoch offenbar nur begrenzt Anwendung. Die erste strukturelle Brücke aus Aluminiumlegierung in China war die 2007 erbaute Fußgängerbrücke über die Qingchun Road in Hangzhou. Diese Brücke wurde von deutschen Brückenbauingenieuren entworfen und errichtet, alle Materialien wurden aus Deutschland importiert. Im selben Jahr wurde die Fußgängerbrücke in Xujiahui, Shanghai, vollständig im Inland entwickelt und hergestellt und verwendete dabei eine Struktur aus Aluminiumlegierung. Sie bestand hauptsächlich aus der Aluminiumlegierung 6061-T6 und konnte trotz ihres Eigengewichts von 15 Tonnen eine Last von 50 Tonnen tragen.
Brücken aus Aluminiumlegierungen haben in China aus mehreren Gründen künftig große Entwicklungsaussichten:
1 Der Bau von Hochgeschwindigkeitsstrecken in China boomt, insbesondere in den komplexen Landschaften westlicher Regionen mit ihren zahlreichen Tälern und Flüssen. Brücken aus Aluminiumlegierungen dürften aufgrund ihrer einfachen Transportierbarkeit und ihres geringen Gewichts einen bedeutenden potenziellen Markt darstellen.
Stahl ist anfällig für Rost und weist bei niedrigen Temperaturen eine schlechte Leistung auf. Korrosion beeinträchtigt die Stabilität von Brücken erheblich, was zu höheren Wartungskosten und Sicherheitsrisiken führt. Aluminiumlegierungen hingegen sind stark korrosionsbeständig und verhalten sich auch bei niedrigen Temperaturen gut. Dadurch eignen sie sich für verschiedene Klimabedingungen und gewährleisten eine lange Lebensdauer. Zwar sind die anfänglichen Baukosten für Brücken aus Aluminiumlegierungen höher, doch die geringen Wartungskosten tragen dazu bei, die Kostenlücke im Laufe der Zeit zu reduzieren.
3 Die Forschung zu Aluminium-Brückenplatten ist national und international weit fortgeschritten, und diese Materialien finden breite Anwendung. Fortschritte in der Materialforschung bieten die technische Sicherheit für die Entwicklung neuer Legierungen, die unterschiedlichen Leistungsanforderungen gerecht werden. Chinesische Aluminiumhersteller, darunter Branchenriesen wie Liaoning Zhongwang, haben ihren Fokus schrittweise auf industrielle Aluminiumprofile verlagert und damit den Grundstein für den Brückenbau aus Aluminiumlegierungen gelegt.
4 Der schnelle Bau von U-Bahnen in chinesischen Großstädten stellt hohe Anforderungen an oberirdische Bauwerke. Aufgrund ihrer deutlichen Gewichtsvorteile ist absehbar, dass künftig mehr Fußgänger- und Autobahnbrücken aus Aluminiumlegierungen konstruiert und eingesetzt werden.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminum
Veröffentlichungszeit: 15. Mai 2024
