橋梁鋼結構長期處於自然(rán)環境中(zhōng),難免會受(shòu)到雨水、大氣及汙染物(wù)的腐蝕,這將嚴重威脅橋梁安全與耐久性。我國地域廣闊,東部沿海地區擁有大量的江河;西部地區(qū)則存在大量酸性(xìng)土壤(rǎng)、鹽漬土和高鹽地下水,這些環境(jìng)中氯離子濃度普遍較高。長期服役於此類環境(jìng)下的橋梁,鋼結構(gòu)容易受到氯離子的侵(qīn)蝕,導致腐蝕,進而(ér)引發構件強度(dù)和剛度下降等嚴重問題,尤其在反複荷載作用下,腐(fǔ)蝕疲勞將會(huì)導致材料性能劣化,威(wēi)脅結(jié)構的正常使用,極大地縮短橋梁(liáng)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(shí)和應力腐蝕(shí)等。均勻腐蝕(shí)是指鋼材表麵全麵均勻發生的(de)腐蝕現象,導(dǎo)致材料整體逐漸變薄。點(diǎn)腐蝕則在(zài)局部區域發生,形成小麵(miàn)積的快速腐蝕,通常在應力集中或保護層缺陷處出現。縫隙腐蝕多發生在金屬連接處,如(rú)焊縫或緊固件接縫(féng)處,由於縫隙中電解質(zhì)的滲(shèn)透而形(xíng)成(chéng)。晶間(jiān)腐蝕(shí)和應力(lì)腐蝕則分(fèn)別由材料的晶粒邊界和外(wài)部應力作用引起,它們都可能導致材料的突(tū)然斷裂。
這些腐蝕形式嚴重削弱(ruò)了鋼構件的(de)力學性能和(hé)承載能力,增加了結構失效的風險。腐蝕不僅減少了構件的有效截麵積,還可(kě)能引起應(yīng)力集(jí)中,影響結構(gòu)的(de)穩定性。為了全(quán)麵了解腐蝕對橋梁構件及整(zhěng)體(tǐ)結構性能的(de)影響,研究人員常采用(yòng)實驗室腐蝕試驗、現場監測和數值模擬等手段進行綜合(hé)評估。通過(guò)這(zhè)些方法,可以定量分析腐蝕損傷程(chéng)度及其對結構性能的具體影響,為橋梁的維護、加固及壽命(mìng)預測提供科學依據。
目前(qián)全球範圍內橋梁“老齡化”問題凸顯,受腐蝕損害嚴重,橋梁的服役性能(néng)劣(liè)化及橋梁倒塌等災禍在全球(qiú)範圍(wéi)內出現了逐年上升的趨勢。因(yīn)此,加大橋梁養護和檢測勢在(zài)必行。目前檢測橋梁腐蝕狀況的檢測技術主要是:基於計算機視覺和機器學習的損傷識別方法和基於傳感器檢測技術的無損檢測(cè)方法。而(ér)橋梁(liáng)中鋼結構的(de)防(fáng)腐技術涉及多個層麵,包括使用(yòng)專門的防腐塗料來隔(gé)絕腐蝕介質(zhì)、采用陰極保護等電化學方法來減(jiǎn)緩(huǎn)腐(fǔ)蝕、依(yī)據環境特點設計合理的塗(tú)層(céng)體係(xì)、進行嚴格的表(biǎo)麵(miàn)處理以增強(qiáng)塗層附著力、執行定(dìng)期的檢(jiǎn)查和必要的維(wéi)護工作、控製(zhì)腐蝕(shí)環境的溫濕度、應用耐候鋼以提(tí)高耐(nài)大氣腐蝕性能、遵循防腐塗裝養護技(jì)術指南和標準(zhǔn)、以(yǐ)及在設計和施工(gōng)階段就綜合考慮防腐措施。這些技術(shù)的綜合應用有助於延長橋梁鋼結(jié)構的使(shǐ)用壽命,確保(bǎo)橋梁的安全性和(hé)耐久性。
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