城市钢结构桥梁常见病害分析及应对策略探讨

　　摘 要：随着城市化进程的推进，近年来钢结构桥梁在城市中广泛的应用，其施工简便工期较短，对城市交通影响较小，然而由于钢材材料特性、运行荷载及环境因素等问题，往往存在腐蚀及疲劳等问题，引起结构退变，在实际应用中钢结构桥梁的病害以及防护问题，必须引起重视。本文针对当前钢结构桥梁常见病害成因及应对策略进行剖析研究，以盼为相关钢结构桥梁全寿命周期管理提供参考。

　　1钢结构桥梁基本特性及常见病害

　　钢结构桥梁是城市桥梁中常见的一种型式，尤其是钢结构箱梁在城市高架桥中应用广泛，因其轻质、高强、施工快速及大跨径成为高架桥立体交叉首选之桥型。钢结构桥梁具有强度高、自重轻、韧性好、工业化程度高、工期短、抗震性能好等优点。然而后期运营中也存在问题：如钢结构防腐涂装失效、钢构件腐蚀，截面退化；钢结构的原生裂缝以及焊缝的疲劳裂纹；构件的屈曲变形或撞击变形；钢结构箱内积水等水害问题。

　　2钢结构病害原因分析

　　2.1材料因素

　　钢材预处理不到位，钢板截面中部可能夹杂非金属杂质，影响材料的理化性能，或者加工时造成屈服以及不可见的微裂纹。钢结构材料处理不到位造成的常见问题有：钢材强度不足，构件变形、弯曲、扭曲、开裂等，投入运营后因承载力不足引起次生病害及安全隐患现象，对于桥梁工程的安全稳定施工以及工程项目后期的运营造成了极大的危害。

　　2.2施工控制因素

　　钢结构桥梁的施工质量问题主要存在于焊接、高强度螺栓连接、工厂的钢材控制、防腐涂装等过程中。焊接缺陷主要包括焊缝、脆性断裂、熔渣夹杂、未焊透、焊上电弧孔等。这主要是由于首次使用的钢材和焊接材料未经过焊接工艺评定和力学性能测试；焊接材料中的焊丝、焊条、焊剂及工艺选择不匹配；未对钢件进行预加热和焊后保温、未消除焊接应力；焊接环境温度低、湿度大等因素。高强度螺栓连接主要存在摩擦面处理不到位、板材束缝控制不佳。

　　2.3材料腐蚀因素

　　钢结构桥梁出现腐蚀现象较为常见，腐蚀现象的出现主要原因为：钢结构防腐涂层失效，导致钢结构与腐蚀性环境接触，产生电化学反应，造成结构连接处、外部裸露区域出现了材料腐蚀现象，造成构件板件截面退化。引起钢材腐蚀主要有两点，一是目前的设计理念过于宽泛，精细化设计考虑不到位，桥梁的水害问题难以根治，钢结构桥梁长期处在潮湿、积水的环境中，加快了材料的退化，二是由于防腐涂装施工施工质量不到位，如基底处理达不到要求、附着力不足、涂层厚度不满足设计要求、涂装超期服役等因素。这些潜在问题加剧了结构的退化，影响了钢结构的耐久性及使用性能。

　　2.4水害问题及其他

　　钢箱梁的水害问题主要有箱内积水、桥面防水层缺陷、钢结构与混凝土连接缝部位的渗水等。这主要是由于设计时考虑不周、施工不到位导致。例如钢箱梁内部积水，钢结构为了方便施工开设人孔或手孔，内部施工完成后手工焊接的钢板焊缝存在一定的缺陷，在成桥运行时产生裂缝，导致桥面积水渗入箱内，目前已经运行的钢箱梁中，积水问题时有发生，处置困难，内部正交异性板及焊缝锈蚀严重，影响桥梁结构安全运行。其余运营问题主要是重载车辆频繁通行以及超高车辆撞击等因素，在此不再赘述。

　　3钢结构桥梁常见问题应对策略分析

　　3.1提高设计精细化水平

　　钢结构桥梁造价高，且应用周期较长，因此应加强施工中的设计模拟复核，采取精细化设计思路，充分利用BIM等三维设计技术开展拼装检查，实现钢结构桥梁的构件设计精细化、拼装流程精细化等。尤其对钢结构的焊接设计，要着重进行焊接形式的比较和设计，根据焊接静力和结构疲劳程度明确焊接形式。设计单位要加强结构的内次及次内力分析，从全寿命周期角度思考运营过程中常发病害的规避，局部防水的构造细节等因素，从局部细节出发实现桥梁结构设计完整性精细化，确保钢结构在规定的使用期限内安全可靠。

　　3.2加强钢结构施工质量控制

　　为提升钢结构桥梁服役水平，钢结构桥梁加工过程质量控制主要有以下几点：（1）技术质量准备。图纸会审和技术评审，深化施工图设计，加强钢梁的准备和检查、加工和生产过程指导，明确钢梁验收标准和技术要求，加强计量管理、焊接与切割工艺管理。（2）组织质量准备。建立完善的质量管理组织和制定钢梁的工艺，并按照放样-下料-切割-校正-钻孔-组装-预拼装-除锈、涂装-运输、堆放的工艺流程进行钢梁的制作；加强对作业人员的技术培训和考核。（3）物质质量准备。钢梁制造厂要严把原材料的质量关，材料质量检验员和驻地监督员应当加强对材料质量的检验和验收。（4）安装质量准备。严格做到工序质量控制，隐蔽工程质量控制，尤其是钢结构桥梁施工过程中的中间产品如焊接质量、高强螺栓连接、防腐涂装等。

　　3.3采取钢结构桥梁防腐措施

　　常用的桥梁钢结构件防腐蚀措施主要分为两类：一类是机械隔离措施，即采用惰性材料包覆在钢结构表面，隔离水、氧气等腐蚀介质以达到防腐目的，如涂料涂装；另一类是根据电化学腐蚀原理，人为提高钢结构构件的电位，如牺牲阳极保护阴极法。热浸镀、电弧喷涂为机械屏蔽和阴极保护联合作用。钢结构桥梁的涂装通常是由具有耐腐蚀、耐候性和施工性能好的底漆、中间漆和面漆组成的综合防腐蚀体系。海洋大气环境下的金属钢结构防腐涂料体系主要采用防锈底漆（金属喷涂或富锌底漆）、中间封闭漆以及以耐紫外线老化为主要功能的面漆的配套体系，最大限度的提升钢结构桥梁的应用耐久性。

　　结束语

　　随着城市化发展，未来将有更多的钢结构桥梁出现在城市道路和绿道上，钢结构现阶段的运营问题更多的是设计施工阶段考虑不充分导致，因此应该形成养护指导设计施工的反馈循环，及时将问题消灭在设计施工阶段，采取有力的工程技术措施提高钢结构的设计质量和施工质量，减少钢结构桥梁全生命周期的投入，管养单位也应该积极采取预防性养护措施，及时处治钢结构桥梁运行过程中的材料结构退化问题，保障桥梁安全运行。

　　参考文献：

　　[1]曹国良.浅议钢结构桥梁常见病害及防护[ J ] .城市建筑， 2013（6）：242.

　　[3]崔静娜.桥梁钢结构件防腐蚀涂层腐蚀全寿命设计研究[ D ] . 长安大学，2007.