日本免涂装耐候钢桥关键技术

雷进，杨大海，汪志甜

（1.安徽省交通控股集团有限公司，安徽 合肥 230088；2.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

耐候钢，又称耐大气腐蚀钢，含有少量Cu、P、Cr、Ni、Mo等合金元素，在大气腐蚀条件下，其腐蚀产物和基体之间能够形成一层致密、连续、合金元素Cu、Cr、P等富集的内锈层。凭借该层锈的保护，该耐候钢显示出良好的耐大气腐蚀性能。采用耐候钢建造桥梁,可以降低钢结构桥梁服役过程中维修养护的要求，大大减少了直接维护费用、中断交通间接费用，并延长使用寿命，同时能够保护环境，符合可持续发展战略要求。

1 日本耐候钢桥应用研究现状

日本国土绝大部分局域直接濒临海洋，大气环境中含有大量的氯离子（Nacl含量在75%以上），公路钢结构腐蚀严重，因此，日本钢桥的防腐尤其重要。日本最初是从美国引进耐候钢专利，并在1968年和1971年分别制订了焊接结构用（JIS G3114）和高耐大气腐蚀（JIS G3125）两种耐候钢标准，屈服强度分别至460MPa和 355MPa。

1967年，日本建造了第一座无涂装耐候钢桥——爱知县知多2号桥，1985年，日本制订了《无涂装耐候性桥梁设计施工要领》（以下简称《要领》），1993年对此进行修订[1]。随后建成的吉濑田切大桥和横田川桥，该两座桥为日本具有代表性的耐候钢桥，在2007-2008年度日本土木学会最高奖——田中奖[2]。经过四十多年的技术发展和工程应用，日本目前已经形成了耐候钢制造、设计以及维修养护等各方面一整套较为完善的理论和应用体系。在已建成的钢桥中，耐候钢桥已达到全体钢桥的20%以上。裸露使用的桥数约占70%，锈层稳定化处理使用的约占20%，涂漆的约占10%。

从发展趋势来看，日本己将耐候钢逐渐当作一种普通桥梁用钢来广泛使用。为规范耐候钢桥的应用，日本从选材、设计、施工、安装及维修养护等方面制定了相关的规范或指南，形成了较为完善的理论和实践体系。

2 日本免涂装耐候钢桥适用范围

在《要领》中指出免涂装耐候钢一般适用于盐分较小区域，近海岸盐分较大区域（例如在北部距太平洋2km内的海岸、南部距日本海5km的海岸等），宜避免使用。日本对免涂装耐候钢进行了限制，前50年的平均腐蚀速率小于等于6μm/a，但是现在规定免涂装耐候钢前100年的平均腐蚀速率小于等5μm/a[3]。日本将第一年的腐蚀损失厚度小于0.03mm作为耐候钢的指标[4]。

3 免涂装耐候钢桥构造细节设计

《要领》对耐候钢桥设计中提出了便于排水及局部防腐构造细节设计：①工字梁的下翼缘要求设计横坡便于排水；②箱梁的下翼缘自由伸出肢宽要小，防止积水；③宜避免使用有填板的连接，不得已时填板的材料也要使用耐候性钢材；④安装在外侧的加劲肋,在其下端设50mm以上的切口,以不影响泄水；⑤安装在梁端部的伸缩装置、支座以及它们的四周,均施以涂装；⑥无论压杆或拉杆，螺栓的最大中心距应为表1中较小的值。

螺栓的最大中心距 表1

4 免涂装耐候钢桥施工技术

《要领》中对耐候钢桥制造、运输及架设作出了规定，为保证形成免涂装耐候钢桥表面形成均匀稳定的锈层，《要领》规定无涂装桥梁的表面,应产生稳定均匀的锈层，一般涂装作业采用喷丸(砂)法，清洁度达到Sa2。在堆放运输的时候，规定杆件要避免雨水的侵蚀。

5 免涂装耐候钢桥性能评估及养护

耐候钢桥在设计使用寿命期间，在荷载和环境共同作用下，材料性能和结构性能均随时间发生变化，因此，日本针对建立了完善的评估办法。首先，应该对耐候钢桥址环境条件和桥梁整体情况进行一次评估，在一次评估的基础上，对耐候钢桥局部构造进行评价，并细化评分，必要时测定锈层厚度，根据以上情况进行专家评分，评定锈层等级。

性能评价体系流程

日本耐候钢桥梁管理者一般采取各种维护管理办法确保桥梁生命周期内实现其功能作用[5]。对耐候钢桥常规养护重点在于对钢表面灰尘垃圾、排水系统、连接部位等的检查和维护，对锈层应当进行评分，根据锈层等级的不同采用不同的处理方法（见表2）。

日本耐候钢桥养护方法 表2

6 日本耐候钢桥应用中存在的问题

日本耐候钢桥技术已经较为成熟，但仍然存在部分问题：①锈蚀层稳定的统一判别标准未形成定论；②耐候钢桥梁外表颜色单一，对景观性有要求的区域适用性不强；③盐分、水分较大、防冻剂较多的区域耐候钢依然存在锈蚀问题。

7 结语

日本在耐候钢桥的设计和建造方面拥有丰富的经验，且从选材、设计、施工、安装及维修养护等方面制定完整的理论体系。从日本丰富经验来看，适宜的环境，合理的设计、构造细节，施工、安装注意事项以及正确的维修养护方式这些因素是能否成功应用免涂装耐候钢桥的关键。但是，日本在耐候钢桥应用中也存在一些问题，我们国家在借鉴相关经验时，应当注意规避和解决相关问题。

我国虽为桥梁工程大国，但是关于耐候钢在桥梁工中的应用远远滞后于发达国家，很大方面原因是由于使用耐候桥梁钢的相关国家或行业标准还未建立或健全，严重影响设计者对耐候桥梁钢选用的积极性，因此，呼吁国内学者和有关部门早日制定耐候钢桥设计、施工相关标准和规范，以促进耐候钢桥在我国的应用。