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钢箱梁常见病害特征及危害分析,太详细了!

钢箱梁常见病害特征及危害分析,太详细了!
2022.01.17
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作者:中钢国检
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钢箱梁又称钢板箱形梁,因外型像个箱子便有此称。它是大跨径桥梁常用的结构形式,因其轻质高强、整体性好等优点而被广泛应用于斜拉桥、悬索桥、连续桥梁中。随着国家桥梁工程行业的不断发展,经常作为大跨径桥梁的主梁出现在桥梁建设中。

虽在桥梁建设行业中受到了青睐,却仍避免不了服役过程中伴随着环境的侵蚀和各类荷载反复作用而出现的涂层劣化、钢板腐蚀、疲劳开裂等病害问题。这些问题如不及时解决,将会引发桥梁构件失效,严重时将造成桥梁倒塌的危险。

那么钢箱梁常见的病害有哪些呢?会造成什么样的影响呢?

钢箱梁

 

涂层劣化
钢箱梁涂层劣化主要有粉化、起泡、裂纹、脱落、生锈五种类型。

涂层由于长期暴露在空气中,表面容易发生老化,涂层中的色相原料在紫外线作用下发生变质,分子结构产生分解变成粉状,故而产生白色或深色粉状物。当涂层内部发生变化时会导致涂层开裂,刚开始的时候可能只是轻微的龟裂,不仔细观察很难发现,当裂纹逐渐变深达到钢材表面时,就会有类似网状或条状的裂纹出现,时间一长,涂层出现粉化、气泡、裂纹之后,就会丧失附着力,逐步脱落。遭到涂层破坏后底层钢板就出现锈蚀。

涂层劣化不会直接降低主梁结构的承载能力,但是因为长期暴露在大气中,遭受到腐蚀而会影响主梁结构的耐久性能。

钢箱梁腐蚀
钢箱梁结构长期处于潮湿环境中时,在涂层劣化的前提下,易诱发钢箱梁与周围介质发生电化学反应,使钢箱梁产生腐蚀。

钢箱梁常见的腐蚀形式包括点蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀。

点蚀虽然属于局部性腐蚀,但它属于大多数内部腐蚀的一种,即使很少的金属腐蚀也会对构件安全性造成很大影响。

均匀腐蚀分布于整个表面,会削弱钢箱梁腹板和翼缘板的厚度。

缝隙腐蚀属于局部腐蚀的一种,钢箱梁为栓接或焊接结构,焊缝位置都有可能造成腐蚀介质的侵入和腐蚀物质的累积,使焊缝腐蚀进一步发展。

应力腐蚀是拉伸应力和腐蚀环境共同作用产生的腐蚀现象。当应力腐蚀发生时,受力构件可能会没有任何预兆而突然断裂。

疲劳开裂
构件在低于材料屈服强度的交变应力作用下突然发生断裂的情况成为疲劳开裂现象。

主要原因源于焊缝位置存在焊接残余应力、残余变形、在钢箱梁的受力部分有腐蚀现象发生等。

钢箱梁的疲劳开裂现象主要是以裂纹的形式出现,在主梁最薄弱的地方先开裂,经过整个服役过程中疲劳损伤的不断累积,导致裂纹持续扩展而引发构件失效。

特别需要注意的是,当钢箱梁还在服役状态,如果腐蚀和疲劳同时产生,就会形成腐蚀疲劳,会明显降低其疲劳寿命,在低于设计养护的情况下发生脆性破坏。

构件变形
钢箱梁构件变形主要包括:永久性下挠和局部变形两类。

随着车流量的增加,重载车辆增多,钢箱梁的损伤部位就可能会引起梁整体结构下挠过大或构件局部变形。一般情况下桥梁整体下挠度过大的现象很少发生,但钢箱梁若变形过大易使局部失稳或疲劳开裂,引起桥面铺装产生开裂,脱粘等。

构件连接缺陷
钢箱梁构件的连接方式主要有焊缝连接和螺栓连接,主要病害有焊缝疲劳开裂、脱焊、漏焊;螺栓锈蚀、松动、滑移等。

在焊缝缺陷和局部应力集中的地方容易产生疲劳裂纹,这些裂纹一旦存在,在应力和空气腐蚀共同存在的情况下,就会引起构件的脆性破坏甚至结构整体倒塌。

焊缝的疲劳主要是由焊缝内部缺陷、焊接残余应力以及焊接表面粗糙导致的,但残余应力很难观测,所以就主要以焊缝内部缺陷和焊接表面缺陷两个方面为主进行检测。

钢箱梁与其他形式的主梁相比,构造细节复杂,面临的养护与检测工作也就更为繁重。除了这些常见的病害之外,同时也伴随有其他的病害,如果不能及时发现并修复,小病害就会大大增加养护成本,大病害就会影响整个桥梁的可靠性,甚至引发构件失效造成桥梁倒塌。因此加强对钢箱梁桥的养护和定期的检测,无论是从桥梁根本安全上还是后期检测问题的研究上都具有非常重要的意义。

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