【鋼構知識】英國耐候鋼鋼橋技術
2020-02-21 14:12:57
作者：zjwcj 來源：鋼結構設計
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耐候鋼是一種高強度低合金鋼，最初由美國鋼鐵公司在20世紀30年代開發，用于抵抗其礦車的腐蝕和磨損。它的商標名為Cor-ten，最初用于建造于1964年開業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構鋼”，是一種非專利產品。
在合適的環境中，耐候鋼會形成粘附的保護性銹蝕“銹綠”，從而抑制進一步的腐蝕。腐蝕速率非常低，未上漆的耐候鋼制成的橋梁可以實現120年的設計壽命，只需要進行日常維護。因此，在適當環境中的詳細耐候鋼橋提供了有吸引力的、非常低維護的經濟解決方案。
英國第一座耐候鋼鋼橋于1967年建成，是約克大學的一座人行天橋，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范，該規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。它現在是各種橋面板的首選材料。
本文重點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。如果腐蝕率超過設計階段的預期，它還提供一系列問題的建議，包括設計和細節、制造和安裝、檢查和維護以及補救措施。
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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構鋼的口語術語。 這些鋼是高強度低合金鋼，與普通碳錳鋼相比，在正常大氣條件下具有更強的抗銹性。 耐候鋼通常執行EN 10025-5 規范，并且具有與普通結構鋼相似的機械性能，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入金屬表面的速度。隨著銹蝕過程的進行，銹層形成氧氣、水分和污染物進入的屏障，并且生銹速度減慢。
在大多數普通結構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。因此，生銹速率作為一系列近似于直線的增量曲線前進，其斜率取決于環境的侵蝕性。
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生穩定的銹層，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，產生保護屏障，阻礙氧氣、水分和污染物的進一步進入，結果是腐蝕速率比普通結構鋼低得多。
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耐候鋼優勢
利用自動化制造和施工技術的使用耐候鋼常規鋼橋的好處，能夠為安全、快速施工、美觀、低梁高、最小維護和今后使用中的靈活性的要求提供經濟解決方案。耐候鋼橋梁具有所有這些品質，加上以下進一步的好處。
維護非常低
定期檢查和清潔應是確保橋梁繼續令人滿意地運行所需的唯一維護。 因此，耐候鋼鋼橋非常適合未來維護難以或危險的地方，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構鋼略貴，但是消除涂料系統可以節省額外的材料成本。 因此，耐候鋼橋的初始成本與傳統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要求極大地降低了維護操作的直接成本，以及維護期間交通延誤的間接成本。
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