耐候桥梁钢腐蚀力学行为研究及其应用进展

耐候钢以其优越的耐久性受到了桥梁设计者的重视和广泛关注,扩大耐候钢桥在中国的应用已成为必然趋势.鉴于目前中国耐候钢桥设计理论和方法匮乏的现状,通过调研国内外耐候钢和耐候钢桥研究文献,主要参考美国、日本和欧洲耐候钢桥建设经验,对耐候钢的应用研究现状以及耐候钢桥设计方法进行综述.重点阐述环境与荷载耦合作用下耐候钢的腐蚀机理、耐候钢腐蚀后的力学性能退化、耐候钢桥设计理论和细节设计方法等内容,总结和分析已有研究所取得的成果和尚存的问题.分析表明:当大气中Cl和SO2浓度分别低于3,20mg· (m2·d)-1或者非海洋大气环境中大气腐蚀等级为C2,C3时,可以裸装应用耐候钢;荷载作用下保护锈层存在开裂和脱落现象,锈层开裂为氧气扩散提供了通道,减弱了其对基体的保护能力,导致钢材进一步锈蚀,并且易发生局部腐蚀;裸装应用的耐候钢在使用不当时会产生较严重的腐蚀,从而导致力学性能退化,尤其是在应力腐蚀和腐蚀疲劳状态下其力学性能退化更为严重;钢桥细节设计方法对保证耐候钢的耐蚀性至关重要,定期维护可以延长结构的使用寿命;应用耐候钢可使钢桥全寿命周期成本显著降低.分析结果旨在为今后中国耐候钢耐蚀机理和力学性能的研究探明方向,并为耐候钢桥的设计和建造提供有效借鉴和参考.