浅析钢箱梁的危害与养护

2016-04-10刘昆

四川水泥 2016年3期

关键词：磁粉钢箱梁涂膜

刘昆

（江西九江长江公路大桥有限公司）

浅析钢箱梁的危害与养护

刘昆

（江西九江长江公路大桥有限公司）

2014年国家级大学生创新创业训练计划项目“轻型钢结构住宅在延安新区建设中的应用研究”项目编码201410719034

现如今，交通运输事业不断发展，桥梁建设也迎来了良好的发展机遇，相比于混凝土箱梁，钢箱梁的重量小、抗风性强、抗弯刚度大、外观上也比较轻盈，安装起来也比较便利、快捷，使得钢箱梁的使用范围十分广泛。我国已经建设的桥梁中，很多也应用了钢箱梁结构。但是由于钢箱梁桥梁的建设时间比较短，缺少必要的维护和监测，因此需要对钢箱梁加强养护等工作。本文就以九江长江公路大桥建设为例，对钢箱梁的养护与危害进行分析和研究。

钢箱梁；养护；危害

在桥梁工程建设中，钢箱梁是十分重要的结构，钢箱梁也被称为钢板箱形梁，一般使用在跨度比较大的桥梁中，能够固定桥身，主要分为顶板、底板、腹板、横隔板以及纵隔板等5部分。我国的钢箱梁发展时间比较短，存在着一定的问题，缺少必要的养护经验，使得钢箱梁出现了严重的损坏，影响桥梁的作用发挥。

一、工程项目概述

项目起点位于现江西省南九高速公路七里湖段,从江西九江市现有阎家渡码头上游约1公里处跨越长江，终点接于湖北省黄梅县黄小高速公路小池收费站北侧,路线全长25.193公里，其中长江大桥总长8.462公里。

主桥结构为六跨不对称混合梁斜拉桥，南边跨和主跨南索塔附近为混凝土主梁，主跨大部分与北边跨为钢箱主梁。采用了密索半漂浮结构体系，索塔、辅助墩采用双向滑动支座，过渡墩采用纵向滑动支座并限制横向相对运动，索塔与主梁侧面设置了横向抗风支座。主桥为1405米双塔混合梁斜拉桥，由预应力砼梁、钢混结合段、钢箱梁（83节段）组成，副孔为截面预应力砼连续箱梁。

二、钢箱梁的危害

1、表面涂装劣化

对钢箱梁的表面进行涂装能够起到一定的装饰效果，还能够减少空气中的腐蚀物质侵蚀钢箱梁的内部钢材，但是其自身的腐蚀情况也比较严重。涂装劣化主要有粉化、起泡、裂纹、生锈等情况[1]。

粉化就是由于涂膜长期处于空气中，在表面容易出现老化的现象，在紫外线的影响下，涂膜中的色香原料会出现变质，有机涂料的分子结构变为粉状，出现粉状物。

起泡就是气体或者是液体渗入到了涂层之间或者是涂层与钢材之间，从而引起压力造成的。如果压力超过涂层间的黏聚力时，就会出现气泡。

裂纹是涂层内部应变造成的，涂膜的裂纹有龟裂、裂纹之分。龟裂的发现难度比较大，是在涂膜表面出现的一种比较轻微的裂纹。如果裂纹深入到涂膜的深处或是钢材表面，就很容易被肉眼发现。

生锈是涂装劣化中比较严重的，锈的产生可能是由于非鼓泡引起的，也可能是鼓泡裂缝造成的，或者是涂装出现破坏而产生的。

2、钢材的腐蚀

由于桥梁是暴露在空气中，会受到环境变化的影响，环境中的腐蚀性物质对于钢箱梁的腐蚀速度和效率也会产生影响。如果钢箱梁的表面涂装遭到破坏，就会使其内部的腐蚀速度和效率得到提升。腐蚀会使得桥梁构件的截面被削弱，出现裂纹等现象，不断变大，导致桥梁的寿命减少，严重的甚至发生断裂。

钢材的腐蚀主要有点蚀和均匀腐蚀、缝隙腐蚀之分。点蚀就是桥梁在运营一段时间后，虽然钢箱梁的大面积没有受到腐蚀，但是在个别的点以及小面积上出现腐蚀的现象，时间越久，腐蚀的孔洞就会越大。均匀腐蚀就是整个金属表面都出现轻微的腐蚀现象，这种腐蚀现象通常出现在钢箱梁底板的外部等位置。缝隙腐蚀就是金属间的连接结构有缝隙，如果有缝隙的金属受到腐蚀介质影响，其局部的范围就会受到腐蚀[2]。

3、结构性的损害

钢箱梁的疲劳裂纹，这分为主应力和次应力引起的内、外疲劳裂纹。结构的疲劳强度会受到应力集中以及拉应力的影响。钢箱梁中薄弱的部分容易发生疲劳裂纹，使用过程中，受到的疲劳伤害逐渐增加，裂纹也会逐渐扩大。

钢箱梁变形，主要有永久性和局部性的变形之分，局部变形会使得钢箱梁焊接缝出现裂缝，使得桥梁的稳定性受到影响。局部变形主要是对钢桥面起到控制作用的面板发生变形。

三、钢箱梁的养护策略

1、做好日常检测

首先可以进行人工检测，主要是通过人眼进行检查，并辅助相关的工具，如放大镜、小锤、钢尺等，这是一种比较常见的检测方式。这种检测方法比较快、成本也比较低，对于检测人员的要求也不高。但是这种检测方式只是检测人视线范围内的比较大的裂纹和腐蚀情况，对于内部的细微的裂缝一般需要依靠检测人员的经验进行判断。

其次可以使用超声波进行检测，超声波检测方法主要是对结构厚度以及探伤进行检测，这两种情况都是利用脉冲发射波法进行检测。超声波检测法能够对钢箱梁内部的病害进行检测，且不会影响桥梁的正常交通运输，但是由于设备自身的原因，钢箱梁的一些关键性部位是无法进行检测的，并且仪器价格也比较贵，使得这种超声波检测方法受到限制。

磁粉检测法就是将磁粉撒在被测的试件上，如果试件表面以及近表面的磁力线不发生变化，并且磁粉分布比较均匀，就说明试件没有出现裂纹。如果有裂纹，磁阻就会发生变化，磁力线会出现畸形，磁粉也会出现堆积现象。这种方法通常用在钢箱梁表面裂纹以及凹槽的检测中[3]。磁粉检测法的成本不高、容易操作、出现的结果也比较准确，但是这种方法要求测试件表面很光滑，要求检测人员具备较高的技术和经验。

涡流检测法，这种方法的基础是电磁感应原理，将交流电的线圈放在钢材的表面。如果有裂纹，涡流场就会发生变化，进而感应电压也会发生变化。这种方法主要是应用在钢箱梁表面病害的检测中。在涡流检测进行检测时，被测物与线圈是不需要进行接触的，可以高速检测，但是这种方法不适合使用在形状比较复杂的零部件中。

2、日常养护技术

首先是劣化的养护。做好局部、整体以及重新的维修涂装。局部维修涂装就是将锈蚀的部分进行清理和重新涂装，这种方法只适用于锈蚀面积比较小的，并且有更强粘结力的涂装部分。整体涂装就是对腐蚀的表面进行清理，然后依据涂装的规格对整个结构进行重新的涂装。重新涂装就是将原有的涂层进行清理，然后进行整体涂装。

结构损伤的维护。对于疲劳裂纹要将裂纹上部的铺装层去掉，了解裂纹的长度，加工成型，然后进行重新焊接，并检测恢复铺装。及时处理钢箱梁焊接裂纹以及螺栓连接问题。