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新聞資訊
橋梁安全與耐久性:橋梁鋼結(jié)構(gòu)腐蝕機(jī)制、檢測技術(shù)及防腐策略綜述
更新時間:2024-07-19 14:48
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橋梁鋼結(jié)構(gòu)長期處于自然環(huán)境中,難免會受到雨水、大氣及污染物的腐蝕,這將嚴(yán)重威脅橋梁安全與耐久性。我國地域廣闊,東部沿海地區(qū)擁有大量的江河;西部地區(qū)則存在大量酸性土壤、鹽漬土和高鹽地下水,這些環(huán)境中氯離子濃度普遍較高。長期服役于此類環(huán)境下的橋梁,鋼結(jié)構(gòu)容易受到氯離子的侵蝕,導(dǎo)致腐蝕,進(jìn)而引發(fā)構(gòu)件強(qiáng)度和剛度下降等嚴(yán)重問題,尤其在反復(fù)荷載作用下,腐蝕疲勞將會導(dǎo)致材料性能劣化,威脅結(jié)構(gòu)的正常使用,極大地縮短橋梁的使用壽命。

鋼材的腐蝕類型多種多樣,包括均勻腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。均勻腐蝕是指鋼材表面全面均勻發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象,導(dǎo)致材料整體逐漸變薄。點腐蝕則在局部區(qū)域發(fā)生,形成小面積的快速腐蝕,通常在應(yīng)力集中或保護(hù)層缺陷處出現(xiàn)。縫隙腐蝕多發(fā)生在金屬連接處,如焊縫或緊固件接縫處,由于縫隙中電解質(zhì)的滲透而形成。晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕則分別由材料的晶粒邊界和外部應(yīng)力作用引起,它們都可能導(dǎo)致材料的突然斷裂。

這些腐蝕形式嚴(yán)重削弱了鋼構(gòu)件的力學(xué)性能和承載能力,增加了結(jié)構(gòu)失效的風(fēng)險。腐蝕不僅減少了構(gòu)件的有效截面積,還可能引起應(yīng)力集中,影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了全面了解腐蝕對橋梁構(gòu)件及整體結(jié)構(gòu)性能的影響,研究人員常采用實驗室腐蝕試驗、現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬等手段進(jìn)行綜合評估。通過這些方法,可以定量分析腐蝕損傷程度及其對結(jié)構(gòu)性能的具體影響,為橋梁的維護(hù)、加固及壽命預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。

目前全球范圍內(nèi)橋梁“老齡化”問題凸顯,受腐蝕損害嚴(yán)重,橋梁的服役性能劣化及橋梁倒塌等災(zāi)禍在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了逐年上升的趨勢。因此,加大橋梁養(yǎng)護(hù)和檢測勢在必行。目前檢測橋梁腐蝕狀況的檢測技術(shù)主要是:基于計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)的損傷識別方法和基于傳感器檢測技術(shù)的無損檢測方法。而橋梁中鋼結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù)涉及多個層面,包括使用專門的防腐涂料來隔絕腐蝕介質(zhì)、采用陰極保護(hù)等電化學(xué)方法來減緩腐蝕、依據(jù)環(huán)境特點設(shè)計合理的涂層體系、進(jìn)行嚴(yán)格的表面處理以增強(qiáng)涂層附著力、執(zhí)行定期的檢查和必要的維護(hù)工作、控制腐蝕環(huán)境的溫濕度、應(yīng)用耐候鋼以提高耐大氣腐蝕性能、遵循防腐涂裝養(yǎng)護(hù)技術(shù)指南和標(biāo)準(zhǔn)、以及在設(shè)計和施工階段就綜合考慮防腐措施。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用有助于延長橋梁鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命,確保橋梁的安全性和耐久性。

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