免涂装钢桥新技术

　　摘 要:本文对耐候性钢材的种类，基本原理以及特点进行阐述，从而详细介绍免涂装钢桥的适用条件，设计要点以及实际效果，希望能为中国的免涂装钢桥建设提供借鉴和帮助。

　　关键词：免涂装钢桥，耐候性钢材，日本钢桥，腐蚀

　　Abstract: The paper expounded basic principle and characteristic of types of steel weathering resistance and detailed introduction from the applicability of the coating for steel bridge, the design key points and the actual effect, the hope can avoid China coating for steel bridge construction of reference and help.

　　Key Words: avoid coating steel bridge, weathering steel, the Japanese steel bridge, corrosion

　　中图分类号： F416 文献标识码：A 文章编号：

　　前言：由于建筑物的维持管理费用日益提高，人们对桥梁耐久性的要求越来越高，免涂装钢桥在这样的期待下应运而生，免涂装钢桥减少了周期性钢桥维护的费用，特别是在海岸线附近盐害比较严重的地区，免涂装钢桥更突显了它的优势。

　　(1) 上部工构造轻，减少下部工负担

　　(2) 由于钢材的伸缩性好，韧性高，相对来说安全性高。

　　(3) 同普通钢涂装相比，大大降低了涂装的费用，从而节约了初期成本,降低有机挥发物的释放，健康环保。

　　(4) 耐候性钢桥降低了对未来维修养护的要求，不仅减少了直接费用，而且还减少了维修期间中断交通带来的间接费用。

　　(5) 减少工厂和现场的涂装，施工速度得以提高。

　　(6) 耐候性钢桥生成防锈层，最后变成深褐色，与周围自然环境相协调，但是它不能在景观设计上任意选择色彩，这也是缺憾之一。

　　1.历史和现状

　　早在2 0世纪初欧美各国制钢业就已经相继发现在炼钢时掺入微量的Cu等其他金属元素可以提高钢材在大气中的耐腐蚀性。1967年美国在世界上首次将耐候钢材用于“裸桥”方式建设的钢桥。并在1977年建成了世界上最大跨度的上承式耐候钢拱桥——新河峡大桥(New River Gorge Bridge)。其后耐候钢桥在世界范围内得到很快推广.目前已成为发达国家钢桥的一种发展趋势。 在日本，耐候性钢桥最早始于从1 9 6 7年建造的爱知县知多 2号桥。据统计，到目前为止，已建成的钢桥中，耐候性钢桥占全体钢桥的8 %左右，而近几年耐候性钢桥的占有量已达到钢桥全体的20%左右。

　　2.耐候性钢材

　　2.1 耐候性钢材的种类

　　耐候性钢是在普通钢中添加铜，铬，磷 ，镍等元素制成，无需进行表面涂装，经过数年表面形成一层稳定的高致密性锈蚀层，它能防止锈蚀进一步向内部渗透，就是所谓“ 以锈制锈” 的钢材。

　　添加的元素不同，耐候性的效果也不同。如下：

　　效果非常明显的元素：P，Cu，Cr

　　有效果的元素：Ni,Mo,Si,Nb,Ti,V,Zr

　　这些元素根据使用的条件适量组合就能得到你需要的合金耐候性钢材。

　　2.2 耐候性钢材的规格

　　(1)ASTM规格 (A588-88，A242-88)

　　(2)BS规格(BS4360-1986)

　　(3)DASt规格(DASt007-1979)

　　3.腐蚀

　　3.1 钢材：钢材是腐蚀的主要载体，也是影响腐蚀的最主要的原因。据统计，全球每年因为腐蚀而废弃的钢材占生产总量的10%，可见腐蚀时多么的可怕。添加不同的合金元素的合金耐候性钢材，安定性好，腐蚀速度大大减缓。

　　3.2 环境：影响腐蚀速度的次要条件就是环境，主要包括以下3点：

　　(a)地域：长期有潮湿海风的海岸，空气中亚硫酸浓度偏高的工业地带，防冻剂散布的寒冷地带等等腐蚀情况比较严重。

　　(b)地形：一般来说，通风良好是防止腐蚀的必要条件。日照也能使钢材表面的潮湿状态急速干燥，所以通风不好的盆地，或者背阴处腐蚀比较严重。

　　(c)气候气象：热带气温比较高，相对寒带温带稳定。夏季温度较高，水分挥发快，

　　腐蚀较少。晴天相对雨雾雪天，钢材安定性高，腐蚀速度缓慢。

　　4. 免涂装钢桥

　　免涂装钢桥的架设地点和环境条件一定要慎重的调查计划, 做好前期的规划准备。希望能经过1年的盐分量调查暴露实验，来推定板厚减少量。空气中盐分量的许容值0.05mdd的 情况下，50推定发生层状剥离，板厚减少量超过0.3mm/面。免涂装钢桥为了避免泥沙堆积，滞水，结露等不安定因素的影响，有它独特的设计特色。

　　1) I断面：纵向勾配比较缓和的情况下，为了防止滞水状况的发生，工字钢下翼缘需要加横向勾配。

　　2) 箱断面：纵向勾配比较缓和的情况下，为了防止滞水状况的发生，箱断面下缘的自由突出幅尽量减少;密闭的箱断面内部，由于通风性不好，如果发生结露或者雨水进入，湿润的状态会长时间保持，内部涂装还是必要的。

　　3) 格点构造：为了提高通风性，尽可能少的采用密闭构造，而选择开放构造。开放构造相对密闭构造而言结构稳定性和强度都较低，所以要在简易构造的二次应力较小的地方采用开放构造，而二次应力较大的地方依然选择密闭构造。

　　4) 连接：工字钢下翼连接的时候留10mm-20mm程度的间隙，下侧的连接板采取分割的方式;腹板的连接板如果有狭小的间隙，尽量采取1枚连接板的方式。

　　5) 垂直补钢材外侧下部设置50R以上的开口，防止滞水。

　　6) 床版上设置防水层，防止水从桥面上漏下。

　　7) 横构的下缘和桥的端部，从防腐蚀，防尘方面考虑，最好涂装。由于伸缩产生的漏水和土砂堆积以及通气性方面考虑，支承面上最小部分涂装是必要的。

　　8) 下部工桥座面一般情况下通风不好，而且灰尘堆积，露水凝结严重，环境利于腐蚀发生，所以桥座面应设计排水勾配以及排水管;支承的位置选择通风性良好的地方;桥座面和壁面设置V形槽等等，减小腐蚀环境的影响。

　　结 语 虽然耐候钢桥技术已经相当发达，但是目前仍存在的一些问题未解决：1 )对锈蚀层稳定的统一判别标准尚有争议;2)部分地区的鱼鳞状和层状剥离锈蚀不可避免;3)发生鱼鳞状和层状剥离锈蚀的部位没有最佳补修方法;4)桥梁外表颜色单一 ，没有涂装钢桥的取色范围大。但在适宜的环境建造耐候钢桥，不仅具有普通钢桥的特性优点，且具有减小涂装系统费用、降低对将来维修养护要求、加快建造速度及环保安全等诸多优点，故耐候钢桥在桥梁建设中仍不断被优先选用。

　　参考文献：

　　1. 日本桥梁建设协会。無塗装橋梁の手引き。东京：日本桥梁建设协会 1998

　　2. 日本桥梁建设协会。耐候性钢桥梁实绩资料集。 东京：日本桥梁建设协会 2009

　　3. 日本桥梁建设协会。耐候性钢桥梁的适用。 东京 ：日本桥梁建设协会 2010

　　4. 张春轶。耐候性钢在日本桥梁中的应用。大连：工程科技