常寶宏

定西公路事業(yè)發(fā)展中心，中國·甘肅 定西 744300

大跨徑鋼橋鋼箱梁的銹蝕病害是鋼橋養(yǎng)護領(lǐng)域中的重要問題。鋼箱梁作為橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，承受著巨大的荷載和環(huán)境影響，容易受到腐蝕和銹蝕的侵害。為了確保鋼箱梁的結(jié)構(gòu)安全和延長其使用壽命，必須采取有效的分析與養(yǎng)護措施。論文對大跨徑鋼橋鋼箱梁銹蝕病害進行深入分析，探討不同類型的病害形成機理和影響因素，并介紹針對銹蝕病害的養(yǎng)護措施，包括環(huán)境控制、防護措施、定期檢查和維護、修復與加固等方面的內(nèi)容。通過系統(tǒng)的研究和實踐總結(jié)，為鋼箱梁的養(yǎng)護工作提供指導，提高鋼橋結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

大跨徑鋼橋；鋼箱梁；銹蝕病害；養(yǎng)護措施

1 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，大跨徑鋼橋作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，承擔著承載車流、行人和貨物的重要任務(wù)。然而，由于環(huán)境因素和長期使用，大跨徑鋼橋鋼箱梁往往會出現(xiàn)銹蝕病害問題，嚴重影響其結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。論文結(jié)合專業(yè)理論知識，綜合運用工程力學、材料科學和結(jié)構(gòu)分析等方法，全面分析大跨徑鋼橋鋼箱梁銹蝕病害的特點和危害，為養(yǎng)護工作提供科學有效的建議。

2 大跨徑鋼橋鋼箱梁銹蝕病害的重要性

大跨徑鋼橋是現(xiàn)代城市交通基礎(chǔ)設(shè)施中不可或缺的一部分，承載著重要的交通流量和行人通行，對城市的發(fā)展和社會經(jīng)濟的繁榮具有重要作用。然而，隨著時間的推移和外界環(huán)境的影響，大跨徑鋼橋鋼箱梁常常遭受銹蝕病害的侵襲，這對橋梁的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命產(chǎn)生了嚴重的威脅。

首先，大跨徑鋼橋的結(jié)構(gòu)安全是保障交通運輸暢通的基礎(chǔ)。鋼箱梁作為大跨徑鋼橋的主要構(gòu)件，承受著巨大的荷載壓力。然而，銹蝕病害會導致鋼材表面的腐蝕和剝落，削弱了鋼箱梁的承載能力和結(jié)構(gòu)強度，甚至可能引發(fā)嚴重的事故。因此，及時發(fā)現(xiàn)和處理鋼箱梁的銹蝕病害，對于保障大跨徑鋼橋的結(jié)構(gòu)安全具有重要意義[1]。

其次，大跨徑鋼橋的使用壽命與城市發(fā)展息息相關(guān)。隨著城市規(guī)模的擴大和交通需求的增加，大跨徑鋼橋承受著日益增加的負荷和使用壓力。然而，鋼箱梁的銹蝕病害會導致橋梁結(jié)構(gòu)的逐漸損壞和衰老，縮短了其使用壽命，增加了養(yǎng)護和維修的成本。因此，對大跨徑鋼橋的鋼箱梁銹蝕病害進行及時的分析和養(yǎng)護措施的實施，能夠延長橋梁的壽命，減少維修投入，提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的可持續(xù)發(fā)展能力。

再次，鋼箱梁銹蝕病害的研究對于推動工程技術(shù)的進步和創(chuàng)新具有重要意義。通過深入分析鋼箱梁的銹蝕病害，可以揭示其發(fā)生機理和演化規(guī)律，為預防和治理提供科學依據(jù)。同時，針對鋼箱梁銹蝕病害的養(yǎng)護技術(shù)研究也將推動養(yǎng)護工程領(lǐng)域的發(fā)展，促進新材料、智能監(jiān)測系統(tǒng)和養(yǎng)護方法的創(chuàng)新和應(yīng)用。這將有助于提高大跨徑鋼橋的抗銹蝕性能和養(yǎng)護效果，為未來的橋梁設(shè)計和養(yǎng)護工作提供有益的經(jīng)驗和借鑒。

最后，大跨徑鋼橋鋼箱梁銹蝕病害的研究還與環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展緊密相關(guān)。銹蝕病害會導致鋼材的消耗和資源浪費，對環(huán)境造成負面影響。通過對銹蝕病害的深入了解和養(yǎng)護措施的優(yōu)化，可以減少資源的消耗，降低環(huán)境污染，并推動橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展。

3 鋼箱梁結(jié)構(gòu)的腐蝕特點和損傷形態(tài)分析

鋼箱梁結(jié)構(gòu)的腐蝕特點是指其在特定環(huán)境下腐蝕過程的一些共性特征。首先，鋼箱梁結(jié)構(gòu)常受到大氣環(huán)境中的氧氣、水分和二氧化碳等物質(zhì)的侵蝕。這些物質(zhì)在鋼材表面引發(fā)電化學反應(yīng)，形成腐蝕電池，并加速鋼材的腐蝕速度。其次，鋼箱梁結(jié)構(gòu)常處于濕潤或潮濕的環(huán)境中，如橋梁接觸到雨水、河水或海水等，加劇了鋼材的腐蝕程度。最后，大跨徑鋼橋常位于高鹽度地區(qū)或工業(yè)污染區(qū)域，含有有害化學物質(zhì)的介質(zhì)接觸鋼箱梁，也會引發(fā)嚴重的腐蝕問題[2]。

鋼箱梁結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷形態(tài)表現(xiàn)多樣，主要包括表面腐蝕、局部腐蝕和穿透腐蝕等。表面腐蝕是最常見的腐蝕形態(tài)，通常表現(xiàn)為鋼材表面出現(xiàn)銹斑、氧化和剝落等現(xiàn)象。這種腐蝕形態(tài)主要影響鋼材的外觀美觀和光滑度，但一般不會對結(jié)構(gòu)強度產(chǎn)生顯著影響。局部腐蝕是指鋼材表面某些區(qū)域出現(xiàn)的較深的腐蝕坑或凹陷。這種損傷形態(tài)較為嚴重，可能導致鋼材的截面減小、強度下降以及腐蝕疲勞的發(fā)生。穿透腐蝕是最為嚴重的損傷形態(tài)，指腐蝕物質(zhì)滲透到鋼材內(nèi)部，導致鋼材截面的完全破壞。這種情況下，鋼箱梁的承載能力將大幅降低，結(jié)構(gòu)安全性受到極大威脅。

除了這些常見的腐蝕損傷形態(tài)，還有一些特殊的腐蝕問題需要關(guān)注。例如，鋼箱梁在高溫環(huán)境下的腐蝕問題。高溫會加速鋼材的腐蝕速度，并引發(fā)熱腐蝕、氧化腐蝕等現(xiàn)象，對鋼箱梁的結(jié)構(gòu)性能造成嚴重影響。此外，還要注意鋼箱梁結(jié)構(gòu)中的微觀腐蝕問題，如微孔腐蝕、晶間腐蝕等。這些微小的腐蝕損傷可能會逐漸擴大，并最終導致結(jié)構(gòu)的失效。

4 大跨徑鋼橋鋼箱梁銹蝕病害的養(yǎng)護措施

4.1 銹蝕病害的檢測和評估

4.1.1 目視檢查

目視檢查是最基本也是最常用的檢測方法。養(yǎng)護人員通過對鋼箱梁表面進行仔細觀察，尋找可能存在的銹斑、剝落和腐蝕坑等病害特征。這種方法簡便易行，成本低廉，但其檢測范圍受到視線限制，對于隱蔽部位的腐蝕損傷難以觀察到。

4.1.2 無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)是一種非破壞性的測試方法，可以在不影響結(jié)構(gòu)完整性的前提下獲取有關(guān)腐蝕損傷的信息。常用的無損檢測技術(shù)包括超聲波檢測、磁粉檢測、渦流檢測和紅外熱像檢測等。超聲波檢測能夠探測鋼材內(nèi)部的缺陷和腐蝕損傷，磁粉檢測適用于發(fā)現(xiàn)表面和近表面的腐蝕問題，渦流檢測可用于檢測鋼材表面和近表面的缺陷，而紅外熱像檢測則可以通過測量表面溫度分布來發(fā)現(xiàn)隱藏的腐蝕區(qū)域。無損檢測技術(shù)具有快速、精確的優(yōu)點，但需要專業(yè)人員操作，并且其應(yīng)用受到材料和結(jié)構(gòu)條件的限制[3]。

4.1.3 電化學檢測

電化學檢測是一種基于腐蝕電化學原理的方法，用于評估鋼箱梁的腐蝕狀態(tài)。通過測量鋼材表面的電位和電流等參數(shù)，可以推斷出鋼材的腐蝕速率和腐蝕程度。常用的電化學檢測方法包括極化曲線法、電化學阻抗法和電位差法等。電化學檢測具有非破壞性、實時性和定量化的特點，能夠提供有關(guān)腐蝕行為和損傷程度的詳細信息。然而，電化學檢測需要專業(yè)的設(shè)備和操作技術(shù)，并受到環(huán)境條件和電解質(zhì)的影響。

4.1.4 取樣分析

取樣分析是通過實驗室測試對鋼箱梁材料進行化學分析和物理性能測試，以評估腐蝕程度和剩余強度。取樣分析通常需要在受損部位進行樣品采集，并通過金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和能譜分析儀等儀器進行分析。這種方法提供了詳細的腐蝕損傷信息和材料性能數(shù)據(jù)，但對結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，并且需要較長的時間和較高的成本。

4.2 環(huán)境控制和防護措施

4.2.1 環(huán)境控制

首先，控制濕度：濕潤環(huán)境是鋼箱梁腐蝕的主要因素之一，因此，在鋼橋建設(shè)過程中，應(yīng)采取措施確保橋梁結(jié)構(gòu)與水源的良好隔離，避免長期接觸水分。此外，定期檢查橋梁排水系統(tǒng)的暢通情況，及時清理積水和排除漏水現(xiàn)象，保持橋梁周圍環(huán)境的干燥。其次，控制鹽度：鹽度是導致鋼箱梁腐蝕的重要因素之一，尤其是在海洋環(huán)境和鹽湖地區(qū)。在這些地區(qū)，應(yīng)采取措施減少鹽分對鋼材的侵蝕。例如，可以使用防鹽噴霧涂層，限制海水接觸鋼箱梁表面，以減少鹽分的吸附和腐蝕作用。最后，控制化學物質(zhì)：大跨徑鋼橋常處于工業(yè)污染區(qū)域或高污染源附近。這些化學物質(zhì)會加速鋼材腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。在這種情況下，應(yīng)加強對環(huán)境污染源的監(jiān)測和管控，確保鋼箱梁不暴露于有害化學物質(zhì)中[4]。

4.2.2 防護措施

第一，防腐涂層：防腐涂層能夠隔絕鋼材與環(huán)境的直接接觸，形成一層保護膜，減少腐蝕介質(zhì)的侵蝕。選擇合適的防腐涂層要考慮橋梁的使用環(huán)境、耐候性能、附著力以及涂層施工的可行性等因素。第二，防護覆蓋：在大跨徑鋼橋鋼箱梁的養(yǎng)護中，可以采用防護覆蓋的方式來減少腐蝕病害的發(fā)生。例如，可以在鋼箱梁表面覆蓋防護層，如聚乙烯薄膜、橡膠墊等，以阻隔腐蝕介質(zhì)的直接接觸，同時起到一定的防水和防塵效果。這種防護覆蓋層具有較好的耐候性和抗老化能力，能夠有效減少腐蝕病害的發(fā)展。第三，電化學防護：通過施加外加電流或電位來抑制鋼材的腐蝕。在大跨徑鋼橋鋼箱梁的養(yǎng)護中，可以采用陰極保護系統(tǒng)來實現(xiàn)電化學防護。陰極保護系統(tǒng)通過在鋼箱梁表面設(shè)置陰極，使鋼材成為陰極，從而抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。這種技術(shù)需要精確的設(shè)計和控制，以確保電流和電位的合理施加，從而達到有效的防護效果。

4.3 修復與加固措施的分析

銹蝕修復是指針對鋼箱梁表面或內(nèi)部發(fā)生的銹蝕病害進行修復處理。第一，清洗與除銹：采用適當?shù)某P方法，如鋼丸清理、噴砂、噴水高壓清洗等，將受損區(qū)域的銹蝕層徹底清除，以便后續(xù)處理。第二，補焊與補強：對于嚴重銹蝕的部位，需要進行局部焊接修補或增加鋼板補強，恢復鋼箱梁的強度和剛度。第三，防腐涂層修復：在銹蝕修復后，重新涂覆防腐涂層，確保鋼箱梁表面免受腐蝕介質(zhì)的侵蝕。第四，加固措施：加固措施旨在提升鋼箱梁的承載能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以應(yīng)對銹蝕病害帶來的影響。常見的加固措施包括。第五，鋼板包裹：在受損的鋼箱梁外部包裹一層鋼板，增加其橫向剛度和承載能力。

結(jié)構(gòu)監(jiān)測與評估：對于大跨徑鋼橋鋼箱梁，及時的結(jié)構(gòu)監(jiān)測與評估是修復與加固措施的關(guān)鍵步驟。通過對鋼箱梁的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)進行監(jiān)測和評估，可以確定修復與加固的需求和效果，確保工作的有效進行。具體措施包括：首先，采用各種監(jiān)測技術(shù)，如應(yīng)變傳感器、振動傳感器、位移傳感器等，對鋼箱梁的變形、振動、應(yīng)力等參數(shù)進行實時監(jiān)測。這些數(shù)據(jù)可以提供鋼箱梁的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和異常變化。其次，采用無損檢測技術(shù)對鋼箱梁進行表面和內(nèi)部缺陷的檢測，如超聲波檢測、磁粉檢測、X 射線檢測等。這些技術(shù)可以在不破壞結(jié)構(gòu)的情況下，發(fā)現(xiàn)隱藏的缺陷和腐蝕病害，為后續(xù)修復與加固提供依據(jù)。再次，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和非破壞檢測結(jié)果，對鋼箱梁的結(jié)構(gòu)安全性和承載能力進行評估。通過結(jié)構(gòu)分析和計算，確定結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性等參數(shù)，評估其滿足設(shè)計要求和使用壽命的能力。最后，根據(jù)結(jié)構(gòu)評估的結(jié)果，制定修復與加固方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮修復與加固的具體要求，如材料選擇、施工工藝等。優(yōu)化設(shè)計可以通過結(jié)構(gòu)分析和計算，尋找最經(jīng)濟和有效的修復與加固方案，提高鋼箱梁的整體性能[5]。

4.4 定期檢查和維護

鋼橋鋼箱梁的定期檢查應(yīng)根據(jù)其使用環(huán)境和養(yǎng)護歷史確定適當?shù)念l率。一般建議每年至少進行一次全面的檢查，并根據(jù)需要進行更頻繁的表面檢查。在惡劣環(huán)境條件下，如高鹽度、高濕度或污染區(qū)域，檢查頻率應(yīng)適當增加。

鋼箱梁表面的檢查是定期檢查的基本步驟。具體方法包括：目視檢查，仔細觀察鋼箱梁表面，尋找可能的銹蝕跡象，如銹斑、銹皮、涂層剝落等。同時，注意檢查焊縫、連接件等處的異常情況。敲擊檢查，用敲擊工具輕敲鋼箱梁表面，聽聲音判斷是否有空洞、腐蝕或松動的地方。不同的聲音可能暗示不同的問題，需要進一步檢查。清潔檢查，對于有積塵、污垢的區(qū)域，需要先進行清潔，以便更好地觀察表面情況?？梢允褂酶邏核椿蜻m當?shù)那鍧崉┻M行清洗。

鋼箱梁內(nèi)部的檢查對于發(fā)現(xiàn)隱藏的銹蝕病害也非常重要。具體方法包括穿孔檢查，通過在鋼箱梁壁上進行穿孔，使用光源和檢查工具檢查內(nèi)部情況。穿孔位置應(yīng)選擇在可能發(fā)生銹蝕的區(qū)域，如焊縫、接頭處等。端部檢查，鋼箱梁的端部是銹蝕病害易發(fā)區(qū)域。通過拆卸部分端部防護措施或進行開口檢查，查看端部區(qū)域的狀況[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，大跨徑鋼橋鋼箱梁的銹蝕病害分析及養(yǎng)護措施是確保橋梁結(jié)構(gòu)安全和延長使用壽命的重要任務(wù)。通過深入分析鋼箱梁的腐蝕特點和損傷形態(tài)，了解銹蝕病害的形成機理和影響因素，制定科學有效的養(yǎng)護策略。在養(yǎng)護措施中，定期檢查和維護是及時發(fā)現(xiàn)問題、預防事故的關(guān)鍵步驟。同時，環(huán)境控制和防護措施能夠減少鋼箱梁的暴露程度和腐蝕速度，延緩病害的發(fā)展。修復與加固措施可以恢復鋼箱梁的承載能力和結(jié)構(gòu)完整性。因此，重視大跨徑鋼橋鋼箱梁的養(yǎng)護工作，建立健全的養(yǎng)護體系，加強技術(shù)研究和經(jīng)驗總結(jié)，以保障鋼橋的安全運行，為人們的出行提供可靠的橋梁保障。