耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁應用中的思考和探索

肖 月 妮

(湖州市交通規(guī)劃設計院，浙江 湖州 313000)

耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁應用中的思考和探索

肖 月 妮

(湖州市交通規(guī)劃設計院，浙江 湖州 313000)

分析了耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁中的應用現(xiàn)狀，介紹了耐候鋼材料的特性，并結合工程實例，研究了其在工程中的應用成效、技術優(yōu)勢及存在的問題，思考探索了其在農(nóng)村公路橋梁上的應用前景。

耐候鋼，農(nóng)村公路橋梁，應用

隨著中央惠農(nóng)政策的普及,農(nóng)村公路通車里程逐年增加,大大改善了農(nóng)民群眾的出行條件，促進了農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。而作為農(nóng)村地區(qū)重要交通基礎設施建設的橋梁發(fā)展卻相對滯后，影響了農(nóng)村公路整體效益的發(fā)揮。分析原因主要有建設標準低，超負荷運行，自然侵蝕，養(yǎng)護成本高等。本文通過耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁上的實例應用，分析研究其優(yōu)缺點，并思考與探索新型材料在農(nóng)村公路橋梁上的應用前景。

1 農(nóng)村公路橋梁現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村公路橋梁基本情況

有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2004年湖州市公路總里程為3 039.462 km，其中農(nóng)村公路里程為2 485.737 km，占總里程的82%；橋梁1 477座。而截至2013年年底，湖州市公路總里程達到8 216.263 km，其中農(nóng)村公路總里程達到7 468.175 km，橋梁4 094座。

表1 農(nóng)村公路橋梁建成年代分類表

表2 農(nóng)村公路橋梁技術狀況分類表

1.2 農(nóng)村公路橋梁現(xiàn)狀原因分析

1)建設標準低，超負荷運行。從表1可以看出，湖州市農(nóng)村公路橋梁中有45%的橋梁為2000年以前建設，大多已“超期服役”，設計荷載和等級又相對較低，承載能力較差。近年來，隨著農(nóng)村公路交通運輸量的劇增，特別是一些重型車輛的通行，使得橋梁嚴重超負荷工作，技術性能狀況每況愈下。2)自然侵蝕嚴重。由于長期受到大自然風霜雨雪的侵蝕，橋梁結構產(chǎn)生各種病害或出現(xiàn)缺陷，加上日益加重的環(huán)境污染影響，加重了橋梁的老化破損。3)養(yǎng)護管理任務重。根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》，一類橋梁應進行正常養(yǎng)護；二類橋梁需進行小修；三類橋梁需進行中修；四類橋梁需進行大修或改造；五類橋梁需要進行改建或重建。從表2分析，湖州市農(nóng)村公路橋梁養(yǎng)護工作量大，任務非常繁重。4)養(yǎng)護資金缺口大。雖然每年農(nóng)村公路養(yǎng)護計劃都安排一定資金用于橋梁養(yǎng)護，但投入總量遠遠不能滿足養(yǎng)護需要。同時，“養(yǎng)路不養(yǎng)橋、重建不重養(yǎng)”的思想依然不同程度地存在著，一些需大修、改建的橋梁也因資金不足而無法及時進行施工。

2 耐候鋼的介紹

2.1 耐候鋼的定義

耐候鋼是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼系列，屬世界超級鋼技術前沿水平的系列鋼種之一。耐候鋼由普碳鋼添加少量銅、鎳等耐腐蝕元素而成，通過添加少量的合金元素，使其在金屬基體表面形成保護層，以提高耐大氣腐蝕性能，即耐大氣腐蝕鋼。

2.2 耐候鋼的特點

耐候鋼具有優(yōu)質(zhì)鋼的強韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、抗疲勞等特性。與普碳鋼相比，耐候鋼在大氣中具有更優(yōu)良的抗腐蝕性能。與不銹鋼相比，耐候鋼只有微量的合金元素，而不像不銹鋼那樣，達到百分之十幾，因此價格相對較為低廉。耐候性為普碳鋼的2倍～8倍，涂裝性為普碳鋼的1.5倍～10倍，能減薄使用、裸露使用或簡化涂裝使用。同時，它具有耐銹，減薄降耗，省工節(jié)能等特點。

2.3 耐候鋼在國內(nèi)外發(fā)展情況

耐候鋼的概念在20世紀80年代由日本提出，歐美、韓國和澳大利亞等發(fā)達國家也相繼開展了耐候鋼的研究和生產(chǎn)。寶鋼是國內(nèi)最早開始研制和生產(chǎn)建筑用耐候鋼的，2001年寶鋼耐候鋼有5 000余噸成功用于上海市第一個全鋼結構高層住宅樓，這是國內(nèi)首次大批量生產(chǎn)和使用耐候鋼。工程實踐證明，耐候鋼各方面性能滿足工程需要，是建筑用鋼中的精品。

3 耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁的實例應用

3.1 工程概述

息塘新橋為新建工程，建橋位置屬于杭嘉湖平原區(qū)，地勢平坦，環(huán)境良好，橋址處河寬約24.0 m。根據(jù)河床斷面，配跨采用9.65+10+9.65=29.3 m，橋梁總長(含無縫橋臺長度)為10.75+10+10.75=31.5 m，全橋?qū)? m。公路—Ⅱ級。設計洪水頻率：P=1/50(中橋)。上部結構采用耐候工字鋼—混凝土板組成的簡支疊合梁、橋面連續(xù)體系；下部為樁接蓋梁式橋墩、臺，鉆孔灌注摩擦樁基礎。橋臺采用無伸縮縫橋臺。

3.2 主梁上部要點

全橋共三跨，主梁為結構簡支、橋面連續(xù)體系，全橋未采用伸縮縫裝置。1)鋼梁與混凝土橋面板的連接。采用栓釘連接件與混凝土橋面板連接。2)鋼梁與混凝土橫梁的連接。采用栓釘連接、貫穿鋼筋的形式與混凝土橫梁連接。3)無伸縮縫。混凝土橋面板通過縱向鋼筋、現(xiàn)澆混凝土形成無縫連續(xù)橋面，取消伸縮縫裝置。橋臺取消臺背與耳墻。主梁沿縱向延伸110 cm，并在端部設置下掛橫梁，與橋臺形成半整體式無縫橋臺。搭板與組合梁混凝土橋面板通過縱向鋼筋、現(xiàn)澆混凝土形成縱向連接，其下澆筑氣泡混合輕質(zhì)土，并在兩者之間填充中粗砂和砂漿找平。在收縮徐變、溫度荷載作用下，搭板與組合梁混凝土橋面板一起沿縱向發(fā)生位移變形。4)主梁施工主要流程：架設鋼梁→焊接橫向連接件→澆筑橫梁→澆筑組合梁混凝土橋面板→橋面鋪裝、安裝防撞欄桿。

3.3 應用成效

此橋于2012年11月開始建設，2013年4月完工，總造價約為42萬元。目前經(jīng)過了春夏秋冬四個季節(jié)氣候的考驗，穩(wěn)定銹層已產(chǎn)生，耐候性能初見成效。同時也成為息塘村一道亮麗的風景線。

4 耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁應用中的優(yōu)缺性

4.1 耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁應用中的優(yōu)勢

1)工藝簡單。與混凝土橋相比，鋼橋構造輕巧，材質(zhì)均勻，架設簡單，工期快，還可以無限拓寬，潛在安全性高。2)成本降低。在自然環(huán)境下，鋼材受腐蝕5年減薄0.1 mm～1 mm以上，需涂裝來減緩腐蝕，但是涂裝費為鋼材的2.5倍。而耐候鋼無需涂裝保護，即減少了橋梁的初期成本，更主要是降低了維修養(yǎng)護要求，減少了橋梁的全壽命成本。3)環(huán)保美觀。涂裝釋放揮發(fā)性有機物，而耐候鋼可以避免或減少涂裝，對環(huán)境影響小。而且隨時間增長，耐候鋼橋最終呈“巧克力”色，與環(huán)境協(xié)調(diào)，美觀耐看。

4.2 耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁應用中尚存在的問題

1)焊接點：為了防止焊接點的腐蝕，需要使用專用焊接材料，以及盡量采用焊接收縮變形小的焊接方法，來確保焊接點的氧化速率和其他用料相同。2)積水：耐候鋼并非不銹鋼，如果有積水，腐蝕速率將變快，因此防水排水要求比較高。3)空氣環(huán)境：耐候鋼不適宜富鹽空氣環(huán)境以及SO2集中環(huán)境。在這樣的環(huán)境中，表層保護膜可能阻止不了內(nèi)部的進一步氧化。

5 結語

農(nóng)村公路維系著農(nóng)民群眾出行的安全暢通與地方經(jīng)濟的發(fā)展速度。隨著農(nóng)村公路里程的日益增多，建成后的養(yǎng)護管理尤為重要。耐候鋼具有優(yōu)越的耐腐蝕性能，較普通鋼后期維護費用低，能夠取得較好的經(jīng)濟效益，與采用涂裝防腐的鋼結構相比，還能減少環(huán)境污染。為此，耐候鋼在農(nóng)村公路橋梁中的應用非常值得探索與研究。從省時省力省錢的最根本目標出發(fā)，我們應加大新型材料在農(nóng)村公路橋梁中的應用研究，為農(nóng)村交通運輸提供優(yōu)質(zhì)、安全、暢通的公路環(huán)境，更好的為社會主義新農(nóng)村建設服務。

[1] 張威振,徐志勝.耐火耐候鋼的研究與應用[J].鋼結構,2004，4(19):27-28.

[2] 賀 君,劉玉擎,陳艾榮.耐候鋼在橋梁工程中的應用[J].北京交通大學學報,2006(5)：49-50.

On consideration and exploration for application of weathering resistant steel in rural roads and bridges

XIAO Yue-ni

(HuzhouTransporationPlanningandDesignInstitute,Huzhou313000,China)

The paper analyzes the application of the weathering resistant steel in rural roads and bridges, introduces the features of the materials for the steel, combining with the engineering example, researches its application effect in projects, the technical advantages and the problems, so as to explore the application prospective in the rural roads and bridges.

weathering resistant steel, rural roads and bridges, application

1009-6825(2014)11-0175-02

2014-02-07

肖月妮(1975- )，女，高級工程師

U448.14

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