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【鋼構(gòu)知識】英國耐候鋼鋼橋技術(shù)

2020-02-21 14:12:57 作者：zjwcj 來源：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分享至：

耐候鋼是一種高強(qiáng)度低合金鋼，最初由美國鋼鐵公司在20世紀(jì)30年代開發(fā)，用于抵抗其礦車的腐蝕和磨損。它的商標(biāo)名為Cor-ten，最初用于建造于1964年開業(yè)的伊利諾伊州莫林的約翰迪爾世界總部大樓。從那時起，耐候鋼的使用已遍布全球，在歐洲也有使用。作為“具有改善的耐大氣腐蝕性的結(jié)構(gòu)鋼”，是一種非專利產(chǎn)品。

在合適的環(huán)境中，耐候鋼會形成粘附的保護(hù)性銹蝕“銹綠”，從而抑制進(jìn)一步的腐蝕。腐蝕速率非常低，未上漆的耐候鋼制成的橋梁可以實現(xiàn)120年的設(shè)計壽命，只需要進(jìn)行日常維護(hù)。因此，在適當(dāng)環(huán)境中的詳細(xì)耐候鋼橋提供了有吸引力的、非常低維護(hù)的經(jīng)濟(jì)解決方案。

英國第一座耐候鋼鋼橋于1967年建成，是約克大學(xué)的一座人行天橋，該材料在后來的30年左右用于英國各地的許多橋梁。然而，自2001年以來，在橋梁上使用耐候鋼的情況顯著增加，得益于此時刪去了一條規(guī)范，該規(guī)范限制了在高于道路的凈空高度小于7.5米的高速公路上使用該材料。它現(xiàn)在是各種橋面板的首選材料。

本文重點(diǎn)介紹了耐候鋼對橋梁的益處，描述了其使用的局限性，以及對材料可用性和這種橋梁外觀的評論。如果腐蝕率超過設(shè)計階段的預(yù)期，它還提供一系列問題的建議，包括設(shè)計和細(xì)節(jié)、制造和安裝、檢查和維護(hù)以及補(bǔ)救措施。

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耐候鋼或氣候防御鋼是用于描述具有改善的耐大氣腐蝕性的結(jié)構(gòu)鋼的口語術(shù)語。這些鋼是高強(qiáng)度低合金鋼，與普通碳錳鋼相比，在正常大氣條件下具有更強(qiáng)的抗銹性。耐候鋼通常執(zhí)行EN 10025-5 規(guī)范，并且具有與普通結(jié)構(gòu)鋼相似的機(jī)械性能，符合EN 10025-2 。英國橋梁工程最常用的等級是S355J2W。

耐候鋼原理

由于潮濕和空氣的存在，所有低合金鋼都有生銹的傾向，其速度取決于氧氣、濕氣和大氣污染物進(jìn)入金屬表面的速度。隨著銹蝕過程的進(jìn)行，銹層形成氧氣、水分和污染物進(jìn)入的屏障，并且生銹速度減慢。

在大多數(shù)普通結(jié)構(gòu)鋼上形成的銹層是多孔的并且在一定時間后從金屬表面脫離，并且再次開始腐蝕循環(huán)。因此，生銹速率作為一系列近似于直線的增量曲線前進(jìn)，其斜率取決于環(huán)境的侵蝕性。

對于耐候鋼，生銹過程以相同的方式開始，但鋼中的特定合金元素產(chǎn)生穩(wěn)定的銹層，其粘附到基底金屬上，并且孔隙少得多。這種生銹的“綠銹”在交替潤濕和干燥的條件下形成，產(chǎn)生保護(hù)屏障，阻礙氧氣、水分和污染物的進(jìn)一步進(jìn)入，結(jié)果是腐蝕速率比普通結(jié)構(gòu)鋼低得多。

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耐候鋼優(yōu)勢

利用自動化制造和施工技術(shù)的使用耐候鋼常規(guī)鋼橋的好處，能夠為安全、快速施工、美觀、低梁高、最小維護(hù)和今后使用中的靈活性的要求提供經(jīng)濟(jì)解決方案。耐候鋼橋梁具有所有這些品質(zhì)，加上以下進(jìn)一步的好處。

維護(hù)非常低

定期檢查和清潔應(yīng)是確保橋梁繼續(xù)令人滿意地運(yùn)行所需的唯一維護(hù)。因此，耐候鋼鋼橋非常適合未來維護(hù)難以或危險的地方，以及需要盡量減少交通中斷的地方，例如主要道路或鐵路。

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成本效益

雖然耐候鋼比普通結(jié)構(gòu)鋼略貴，但是消除涂料系統(tǒng)可以節(jié)省額外的材料成本。因此，耐候鋼橋的初始成本與傳統(tǒng)的涂漆鋼替代品非常相似。這在英國八座橋梁的研究中得到了說明。然而，耐候鋼鋼橋還具有更低的整體壽命成本。耐候鋼鋼橋的最低維護(hù)要求極大地降低了維護(hù)操作的直接成本，以及維護(hù)期間交通延誤的間接成本。