Brücken sind eine bedeutende Erfindung der Menschheitsgeschichte. Von der Antike, als Menschen gefällte Bäume und gestapelte Steine nutzten, um Wasserstraßen und Schluchten zu überqueren, bis hin zur Verwendung von Bogenbrücken und sogar Schrägseilbrücken war die Entwicklung bemerkenswert. Die kürzliche Eröffnung der Hongkong-Zhuhai-Macao-Brücke markiert einen entscheidenden Meilenstein in der Geschichte der Brücken. Im modernen Brückenbau haben sich neben der Verwendung von Stahlbetonkonstruktionen aufgrund ihrer vielfältigen Vorteile Metallwerkstoffe, insbesondere Aluminiumlegierungen, durchgesetzt.
Im Jahr 1933 wurde das weltweit erste Brückendeck aus Aluminiumlegierung auf einer Brücke über einen Fluss in Pittsburgh in den Vereinigten Staaten eingesetzt. Mehr als zehn Jahre später, im Jahr 1949, stellte Kanada eine Bogenbrücke aus Vollaluminium fertig, die den Saguenay River in Quebec überspannte und deren einzelne Spannweite 88,4 Meter betrug. Diese Brücke war die weltweit erste Struktur aus einer Vollaluminiumlegierung. Die Brücke verfügte über etwa 15 Meter hohe Pfeiler und zwei Fahrspuren für den Fahrzeugverkehr. Es wurde eine Aluminiumlegierung 2014-T6 verwendet und hatte ein Gesamtgewicht von 163 Tonnen. Im Vergleich zur ursprünglich geplanten Stahlbrücke konnte das Gewicht um etwa 56 % reduziert werden.
Seitdem ist der Trend zu Strukturbrücken aus Aluminiumlegierungen unaufhaltsam. Zwischen 1949 und 1985 baute das Vereinigte Königreich etwa 35 Strukturbrücken aus Aluminiumlegierungen, während Deutschland zwischen 1950 und 1970 etwa 20 solcher Brücken baute. Der Bau zahlreicher Brücken lieferte wertvolle Erfahrungen für zukünftige Brückenbauer aus Aluminiumlegierungen.
Aluminiumlegierungsmaterialien haben im Vergleich zu Stahl eine geringere Dichte und sind daher viel leichter, da sie bei gleichem Volumen nur 34 % des Gewichts von Stahl ausmachen. Dennoch weisen sie ähnliche Festigkeitseigenschaften wie Stahl auf. Darüber hinaus weisen Aluminiumlegierungen eine hervorragende Elastizität und Korrosionsbeständigkeit auf und weisen gleichzeitig geringere strukturelle Wartungskosten auf. Daher finden sie im modernen Brückenbau umfangreiche Anwendung.
Auch im Brückenbau hat China erhebliche Fortschritte gemacht. Die über 1500 Jahre alte Zhaozhou-Brücke ist eine der Höhepunkte der alten chinesischen Brückenbaukunst. In der Neuzeit baute China mit Unterstützung der ehemaligen Sowjetunion auch mehrere Stahlbrücken, darunter die Jangtse-Brücken in Nanjing und Wuhan sowie die Perlfluss-Brücke in Guangzhou. Allerdings scheint die Anwendung von Aluminiumlegierungsbrücken in China begrenzt zu sein. Die erste Strukturbrücke aus Aluminiumlegierung in China war die 2007 erbaute Fußgängerbrücke an der Qingchun Road in Hangzhou. Diese Brücke wurde von deutschen Brückeningenieuren entworfen und installiert, und alle Materialien wurden aus Deutschland importiert. Im selben Jahr wurde die Fußgängerbrücke in Xujiahui, Shanghai, vollständig im Inland unter Verwendung von Aluminiumlegierungsstrukturen entwickelt und hergestellt. Es bestand hauptsächlich aus der Aluminiumlegierung 6061-T6 und konnte trotz seines Eigengewichts von 15 Tonnen eine Last von 50 Tonnen tragen.
Für die Zukunft haben Aluminiumlegierungsbrücken in China aus mehreren Gründen große Entwicklungsaussichten:
1 Chinas Hochgeschwindigkeitsbahnbau boomt, insbesondere in den komplexen Gebieten westlicher Regionen mit zahlreichen Tälern und Flüssen. Brücken aus Aluminiumlegierungen dürften aufgrund ihrer einfachen Transportierbarkeit und ihres geringen Gewichts ein bedeutendes Marktpotenzial haben.
2 Stahlmaterialien sind anfällig für Rost und weisen bei niedrigen Temperaturen eine schlechte Leistung auf. Korrosion von Stahl beeinträchtigt die Stabilität der Brücke erheblich, was zu höheren Wartungskosten und Sicherheitsrisiken führt. Im Gegensatz dazu weisen Aluminiumlegierungsmaterialien eine starke Korrosionsbeständigkeit auf und funktionieren bei niedrigen Temperaturen gut, wodurch sie für verschiedene Klimabedingungen geeignet sind und eine langfristige Haltbarkeit gewährleisten. Während bei Brücken aus Aluminiumlegierung die anfänglichen Baukosten höher sein können, können ihre geringen Wartungskosten dazu beitragen, die Kostenlücke im Laufe der Zeit zu verringern.
3 Die Forschung zu Aluminium-Brückenpaneelen ist im In- und Ausland gut entwickelt und diese Materialien werden häufig verwendet. Fortschritte in der Materialforschung bieten technische Sicherheit für die Entwicklung neuer Legierungen, die unterschiedliche Leistungsanforderungen erfüllen. Chinesische Aluminiumhersteller, darunter Branchenriesen wie Liaoning Zhongwang, haben ihren Fokus nach und nach auf industrielle Aluminiumprofile verlagert und damit den Grundstein für den Brückenbau aus Aluminiumlegierungen gelegt.
4 Der schnelle Bau städtischer U-Bahnen in chinesischen Großstädten stellt strenge Anforderungen an oberirdische Bauwerke. Aufgrund ihrer erheblichen Gewichtsvorteile ist absehbar, dass in Zukunft mehr Fußgänger- und Autobahnbrücken aus Aluminiumlegierungen entworfen und verwendet werden.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminium
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. Mai 2024
