捷克 洛克科夫河谷大桥
前述对钢结构局部损伤有一定介绍,相关研究表明,钢结构端部为 腐蚀 重灾区,也提供了一些对策,详见《钢桥局部腐蚀分析及对策》 。
本文作为延续,为钢结构运维提供方向和参考。
公路桥涵养护规范 2021
一、损伤概述
钢结构损伤主要有 涂装劣化 、 钢材腐蚀 和与之相伴的截面的减少、 钢材裂纹 和与之伴随的 断裂 、碰撞等引起的变形等。
这些损伤的构造物,需要考虑损伤的程度、原因等因素进行必要的修补或其他应对措施。
1、腐蚀 ;
钢材是通过还原精炼铁矿石而制造的,铁矿石以能量稳定的氧化化合物的状态存在于自然界中。钢材在自然界中是 化学上不稳定 的存在,具有与氧或水结合而稳定的氧化物(锈)的状态的倾向,这种现象称为“腐蚀”。
在钢桥中,通过涂敷或镀锌等进行防锈,但在 雨水从路面进入或滞留水 、砂土等容易堆积的部位,涂膜早期劣化,有时会发生 局部腐蚀 。
特别是由于来自 路面的漏水 或来 自排水功能不充分的伸缩装置部分的漏水 ,在梁端部腐 蚀钢材的例子很多。此外,在某些情况下, 海盐颗粒附着在海岸地区,导致腐蚀严重加剧 。
钢桥端部腐蚀
新建不久桥梁涂装劣化 ?大鱼
2、裂纹/破断 ;
钢部件在反复作用下,有时会从结构上的应力集中部、或由焊接形状或焊接缺陷等引起的 应力集中部以较低的应力状态产生裂纹(疲劳裂纹) ,最终导致部件的断裂。
在 钢构件断裂 的情况下,极端情况下也有可能导致桥梁倒塌。
作为钢桥(上部结构)的损伤,除了上述以外,还有 变形高强度螺栓的延迟破坏 ( 经过某一时间后, 突然脆性破坏 的现象) 等。
构件被撞变形
摘自 《奥克兰海湾桥应急抢修》
某桥高强螺栓延迟断裂
2022年美国匹兹堡一倒塌桥梁
实例1-钢桁梁腹杆破断
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 41年(加固时,1966年建成);
桥梁形式: 3跨连续钢桁梁桥;
桥长: 3x66.4m=200m;
桥梁立面/红圈为损伤位置
腹杆破断
新增垫板修复
实例2-钢桁梁腹杆破断
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 44年(加固时,1963年建成);
桥梁形式: 简支钢桁梁桥;
桥长: 单孔70.6m;
桥梁立面/红圈 为损伤 位置
腹杆破断
修复临时支撑
新增垫板修复
PS: 巡检员:在进行桥梁检查时,我来到了这个现场进行事前确认。在现场看到高水敷发现有无数的混凝土片掉落。看着楼板的损伤和桁架构件,看到了上下15厘米左右的桥梁本体的摇晃。我立即联系了办公室,让我开始交通管制。像这样总是有什么异常的危机意识是很重要的。
实例3-拱桥钢吊杆、横梁腐蚀
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 44年(加固时,1964年建成);
桥梁形式: 下承式拱桥;
桥长: 单孔150.8m;
桥梁立面/红圈 为损伤 位置
横梁腐蚀成孔
钢吊杆腐蚀成孔
实例4-拱桥钢吊杆破断
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 35年(加固时,1972年建成);
桥梁形式: 下承式拱桥;
桥长: 单孔68.1m;
桥梁立面/红圈 为损伤 位置
PC钢棒吊杆破断
实例5-简支/连续钢板组合梁主梁腐蚀
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 29年(加固时,1977年建成);
桥梁形式: 简支/连续钢板组合梁;
桥长: 约90.2m;
桥梁立面/红圈 为损伤 位置
外主梁支点腐蚀
修复后
PS: 这次 的损伤是在 桥梁检查中发现的。 虽然在最坏的情况之前发现了,但还是重新认识到了检查的重要性。除了这个损伤部位以外,还有需要修补的构件,进行了全面的修补。 考虑到LCC(生命周期成本),在更短的时间内进行维修在理论上和现实上都是便宜的,所以仔细检查和维修是很重要的。
实例6-简支钢板组合梁主梁腐蚀
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 40年(加固时,1965年建成);
桥梁形式: 简支/连续钢板组合梁;
桥长: 约122.3m;
桥梁立面/红圈 为损伤 位置
主梁支点腐蚀
修复后
PS: 由于来自道路表面的雨水和冬季喷洒的防冻剂,主梁发生腐蚀,也发省了截面锈空。
实例7-连续钢板非合成组合梁主梁疲劳裂纹
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 35年(加固时,1971年建成);
桥梁形式: 连续钢板非合成组合梁;
桥长: 约128m;
桥梁立面/红圈 为损伤 位置
主梁约1m长裂纹
修复后
PS: 由于大型车大量通行,主梁上产生了疲劳裂纹。裂纹进展,在最坏的情况下,有导致落桥的危险,所以立即禁止通行,并进行紧急检查和应急恢复。
实例8-简支钢板非合成组合梁横梁疲劳裂纹
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 35年(加固时,1968年建成);
桥梁形式: 简支钢板非合成组合梁;
桥长: 约100m;
桥梁立面/红圈 为损伤 位置
横梁裂纹破断
修复后
PS: 由横梁疲劳引起的裂纹断裂。桥梁结构和安全性出现问题,所以判断有必要紧急应对。因此,立即实施维修工程,通过更换横梁进行维修。
实例9-简支钢板组合梁钢梁腐蚀(海边)
桥梁实景
桥梁概况:
桥龄: 23年(加固时,1981年建成);
桥梁形式: 简支钢板非合成组合梁;
桥长: 35m;
全桥腐蚀
PS: 由于在海岸线上,飞盐对主梁产生腐蚀,也可以看到截面缺损。计划拆除主桥。有必要研究在飞盐多的地区使用耐气候性钢材。