大跨徑鋼橋鋼箱梁銹蝕病害分析及養護措施

常寶宏

定西公路事業發展中心，中國·甘肅 定西 744300

大跨徑鋼橋鋼箱梁的銹蝕病害是鋼橋養護領域中的重要問題。鋼箱梁作為橋梁結構的關鍵部件，承受著巨大的荷載和環境影響，容易受到腐蝕和銹蝕的侵害。為了確保鋼箱梁的結構安全和延長其使用壽命，必須采取有效的分析與養護措施。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護措施，包括環境控制、防護措施、定期檢查和維護、修復與加固等方面的內容。通過系統的研究和實踐總結，為鋼箱梁的養護工作提供指導，提高鋼橋結構的安全性和可靠性。

大跨徑鋼橋；鋼箱梁；銹蝕病害；養護措施

1 引言

隨著城市建設的不斷發展，大跨徑鋼橋作為交通基礎設施的重要組成部分，承擔著承載車流、行人和貨物的重要任務。然而，由于環境因素和長期使用，大跨徑鋼橋鋼箱梁往往會出現銹蝕病害問題，嚴重影響其結構安全和使用壽命。論文結合專業理論知識，綜合運用工程力學、材料科學和結構分析等方法，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

大跨徑鋼橋是現代城市交通基礎設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，對城市的發展和社會經濟的繁榮具有重要作用。然而，隨著時間的推移和外界環境的影響，大跨徑鋼橋鋼箱梁常常遭受銹蝕病害的侵襲，這對橋梁的結構安全和使用壽命產生了嚴重的威脅。

首先，大跨徑鋼橋的結構安全是保障交通運輸暢通的基礎。鋼箱梁作為大跨徑鋼橋的主要構件，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構強度，甚至可能引發嚴重的事故。因此，及時發現和處理鋼箱梁的銹蝕病害，對于保障大跨徑鋼橋的結構安全具有重要意義[1]。

其次，大跨徑鋼橋的使用壽命與城市發展息息相關。隨著城市規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構的逐漸損壞和衰老，縮短了其使用壽命，增加了養護和維修的成本。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，提高城市基礎設施的可持續發展能力。

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

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

3 鋼箱梁結構的腐蝕特點和損傷形態分析

鋼箱梁結構的腐蝕特點是指其在特定環境下腐蝕過程的一些共性特征。首先，鋼箱梁結構常受到大氣環境中的氧氣、水分和二氧化碳等物質的侵蝕。這些物質在鋼材表面引發電化學反應，形成腐蝕電池，并加速鋼材的腐蝕速度。其次，鋼箱梁結構常處于濕潤或潮濕的環境中，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或工業污染區域，含有有害化學物質的介質接觸鋼箱梁，也會引發嚴重的腐蝕問題[2]。

鋼箱梁結構的腐蝕損傷形態表現多樣，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，通常表現為鋼材表面出現銹斑、氧化和剝落等現象。這種腐蝕形態主要影響鋼材的外觀美觀和光滑度，但一般不會對結構強度產生顯著影響。局部腐蝕是指鋼材表面某些區域出現的較深的腐蝕坑或凹陷。這種損傷形態較為嚴重，可能導致鋼材的截面減小、強度下降以及腐蝕疲勞的發生。穿透腐蝕是最為嚴重的損傷形態，指腐蝕物質滲透到鋼材內部，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，結構安全性受到極大威脅。

除了這些常見的腐蝕損傷形態，還有一些特殊的腐蝕問題需要關注。例如，鋼箱梁在高溫環境下的腐蝕問題。高溫會加速鋼材的腐蝕速度，并引發熱腐蝕、氧化腐蝕等現象，對鋼箱梁的結構性能造成嚴重影響。此外，還要注意鋼箱梁結構中的微觀腐蝕問題，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，并最終導致結構的失效。

4 大跨徑鋼橋鋼箱梁銹蝕病害的養護措施

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

無損檢測技術是一種非破壞性的測試方法，可以在不影響結構完整性的前提下獲取有關腐蝕損傷的信息。常用的無損檢測技術包括超聲波檢測、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部的缺陷和腐蝕損傷，磁粉檢測適用于發現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現隱藏的腐蝕區域。無損檢測技術具有快速、精確的優點，但需要專業人員操作，并且其應用受到材料和結構條件的限制[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。通過測量鋼材表面的電位和電流等參數，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的設備和操作技術，并受到環境條件和電解質的影響。

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據，但對結構造成一定的破壞，并且需要較長的時間和較高的成本。

4.2 環境控制和防護措施

4.2.1 環境控制

首先，控制濕度：濕潤環境是鋼箱梁腐蝕的主要因素之一，因此，在鋼橋建設過程中，應采取措施確保橋梁結構與水源的良好隔離，避免長期接觸水分。此外，定期檢查橋梁排水系統的暢通情況，及時清理積水和排除漏水現象，保持橋梁周圍環境的干燥。其次，控制鹽度：鹽度是導致鋼箱梁腐蝕的重要因素之一，尤其是在海洋環境和鹽湖地區。在這些地區，應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：大跨徑鋼橋常處于工業污染區域或高污染源附近。這些化學物質會加速鋼材腐蝕的發生和發展。在這種情況下，應加強對環境污染源的監測和管控，確保鋼箱梁不暴露于有害化學物質中[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境的直接接觸，形成一層保護膜，減少腐蝕介質的侵蝕。選擇合適的防腐涂層要考慮橋梁的使用環境、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護中，可以采用防護覆蓋的方式來減少腐蝕病害的發生。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護中，可以采用陰極保護系統來實現電化學防護。陰極保護系統通過在鋼箱梁表面設置陰極，使鋼材成為陰極，從而抑制腐蝕反應的發生。這種技術需要精確的設計和控制，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部發生的銹蝕病害進行修復處理。第一，清洗與除銹：采用適當的除銹方法，如鋼丸清理、噴砂、噴水高壓清洗等，將受損區域的銹蝕層徹底清除，以便后續處理。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構穩定性，以應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。

結構監測與評估：對于大跨徑鋼橋鋼箱梁，及時的結構監測與評估是修復與加固措施的關鍵步驟。通過對鋼箱梁的結構健康狀態進行監測和評估，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，采用各種監測技術，如應變傳感器、振動傳感器、位移傳感器等，對鋼箱梁的變形、振動、應力等參數進行實時監測。這些數據可以提供鋼箱梁的結構健康狀態信息，發現潛在的問題和異常變化。其次，采用無損檢測技術對鋼箱梁進行表面和內部缺陷的檢測，如超聲波檢測、磁粉檢測、X 射線檢測等。這些技術可以在不破壞結構的情況下，發現隱藏的缺陷和腐蝕病害，為后續修復與加固提供依據。再次，根據監測數據和非破壞檢測結果，對鋼箱梁的結構安全性和承載能力進行評估。通過結構分析和計算，確定結構的強度、剛度、穩定性等參數，評估其滿足設計要求和使用壽命的能力。最后，根據結構評估的結果，制定修復與加固方案。結構設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。優化設計可以通過結構分析和計算，尋找最經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根據其使用環境和養護歷史確定適當的頻率。一般建議每年至少進行一次全面的檢查，并根據需要進行更頻繁的表面檢查。在惡劣環境條件下，如高鹽度、高濕度或污染區域，檢查頻率應適當增加。

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當的清潔劑進行清洗。

鋼箱梁內部的檢查對于發現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部情況。穿孔位置應選擇在可能發生銹蝕的區域，如焊縫、接頭處等。端部檢查，鋼箱梁的端部是銹蝕病害易發區域。通過拆卸部分端部防護措施或進行開口檢查，查看端部區域的狀況[6]。

5 結語

綜上所述，大跨徑鋼橋鋼箱梁的銹蝕病害分析及養護措施是確保橋梁結構安全和延長使用壽命的重要任務。通過深入分析鋼箱梁的腐蝕特點和損傷形態，了解銹蝕病害的形成機理和影響因素，制定科學有效的養護策略。在養護措施中，定期檢查和維護是及時發現問題、預防事故的關鍵步驟。同時，環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，延緩病害的發展。修復與加固措施可以恢復鋼箱梁的承載能力和結構完整性。因此，重視大跨徑鋼橋鋼箱梁的養護工作，建立健全的養護體系，加強技術研究和經驗總結，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。