橋梁防護設計與環境保護研究

橋梁防護設計與環境保護研究

摘要：近年來，隨著科學技術水平的不斷提升和發展，橋梁的作用也不僅僅局限于道路的組成部分，其外在的美觀性、實用性以及環保性等要求逐漸被高質化。橋梁的防護研究進行的基礎為了解橋梁的結構構成，在研究橋梁發展歷史的基礎上，從而得出橋梁防護可以采取的措施。橋梁的腐蝕問題近年來得到了一定的廣泛關注。本文在分析橋梁發展歷史的基礎上，對當今的橋梁腐蝕問題作出思考，從而提出基于環境保護下的橋梁防護設計策略。

關鍵詞：橋梁歷史；橋梁防護；腐蝕問題；環境保護

橋梁作為連通兩地交通的重要建筑，不僅對橋梁兩岸的居民生活起著連接作用，同時也使得兩地的經濟、交通以及文化等方面得以交流從而發展的均衡、快速。橋梁一般來說由五大部件組成，五大部件是指橋梁承受汽車或其他車輛運輸荷載的橋跨上部結構與下部結構，是橋梁結構安全的保證，包括：橋跨結構（或稱橋孔結構.上部結構）、橋梁支座系統、橋墩、橋臺承臺挖井或樁基。橋梁的安全性、美觀性以及實用性等作為所有建筑物在設計施工時都應該考慮在內的基本性能，在被考慮的同時，也要注意對環境的保護問題，因此橋梁的防護設計要本著綠色建筑的理念，考慮橋梁的腐蝕問題，能對預期問題做出一定的防護設計，從而設計出堅固、美麗又環保的橋梁。

一、橋梁的發展歷史及環境危害

（一）古代時期

古代時期的橋梁一般只注重其實用性以及安全性，因此，大部分的橋梁都是用木頭、石材料建造而成的，并由建橋材料的不同分別命名為木橋和石橋。石橋的樣式多為石拱橋。現金保存比較完整且具有代表性的是趙州橋。木橋由于其自身的局限性，往往出現在跨徑比較小的地方，木拱橋的出現打破了木橋的局限性，在我國的西南地區有用竹篾纜造的竹索橋。由于石料的性質原因，在一定條件下難以被大自然的自凈能力所處理，因此，廢棄石料是環境方面的一個難題。木材會在空氣中多種物質的緩慢氧化下逐漸枯朽至消化，并且對土地有滋潤的作用。

（二）近現代時期

1鐵橋

近代時期的鐵橋主要包括鑄鐵橋和鍛鐵橋兩種。對于鑄鐵橋來說，鑄鐵比較性脆，并且2比較差，因此常用于作拱建造材料。鍛鐵的應力比鑄鐵好，19世紀中期跨徑大于60m～70m的公路橋一般都采用鍛鐵鏈吊橋。

2鋼筋混凝土橋

在二戰以后，鋼筋混凝土橋得以較大發展，我國于一九六四年在該建筑物的基礎上，在江蘇無錫創造并建立了鋼筋混凝土雙曲拱橋。該橋由拱肋和拱波組成，縱向和橫向均有曲度，橫向也用拱波形式。在無錫建筑成功的基礎上，我國于1972年又建成了湖南長沙湘江大橋。

3鋼橋

鋼橋的出現源于二戰以后各方面都比較出色的鋼材的出現，包括強度較高，韌性較好，抗疲勞以及耐腐蝕的性能都比較優越，同時高強度螺旋的出現等，使得鋼橋在一定程度上戶的了較大的發展。

4鋼斜拉橋

近幾十年來，鋼斜拉橋得到了發展。以瑞典的海峽大橋為例，該橋建于1956年，該橋也是世界上第一座鋼斜拉橋。這座橋的斜拉索在塔左右各兩根，由鋼筋混凝土板和焊接鋼板梁組合作為縱梁。鋼鐵結構的出現在一定意義上是科技的進步，但對于廢棄鋼材的回收和處理是難度比加大的，在這個過程中，對環境造成了一定的消極影響。

二、橋梁的腐蝕問題現狀

（一）大氣腐蝕

近年來，我國經濟取得了比較快速的發展，然而在經濟發展的同時，卻沒有注意對環境的保護問題，致使我國部分地區出現了酸雨，這些因素在一定條件下也影響著我國橋梁的壽命年限等問題。酸雨是由于空氣中的二氧化硫以及三氧化硫等氣體過量導致的，這些氣體與空氣中的水分結合，最終導致降落的雨水呈酸性。對于當今的橋梁來說，很多的結構都是鋼結構，鋼結構是鐵與一定含量的碳相結合的產物，鐵在空氣中能夠與水和空氣中的氧氣產生化學反應，從而導致鋼結構的腐蝕。

（二）海洋腐蝕

海水的pH值呈堿性，并且還有種溶有一定量的氧氣，這些因素都導致鋼材結構在海水中容易氧化從而被腐蝕，并且由于海水中的金屬離子的活潑性等問題，使得鋼材在海水中發生了腐蝕速率非常快的電化學腐蝕。海洋的周期性或間接性的波浪可以將橋梁分為四個影響區，分別為：飛濺區、潮差區、全浸區以及海泥區。其中海泥區的腐蝕由于海底的沉積物含鹽量高且電阻率低，因此，海泥區的腐蝕程度是比較快的，同時海泥區作為多種海洋生物的棲息地，其生命活動也會改變導電介質等，對腐蝕的影響是不可忽略的。

三、基于環境保護下的橋梁防護設計

基于橋梁在大氣以及海洋中的腐蝕問題，且面對環境保護的現狀，因此本文提出以下防護設計：

（一）合金

利用合金的形式提高鋼材結構的抗腐蝕能力，該方式為利用部分金屬的活潑性比較強，在空氣中自動形成比較致密的氧化薄膜的原理，例如金屬鋁，在一定意義上可以使得避免鋼材與空氣相接觸，從而杜絕化學反應條件，該方法的處理過程中，并不會造成對環境的破壞且能夠延長鋼結構的使用壽命，因此，該方法是可行的，在進行合金制造的過程中需要要對合金的金屬量配比進行科學的設計。

（二）有機涂料

涂料作為一種比較常見的方法，也可以應用在鋼結構的抗腐蝕過程中。涂料的選擇是一個科技含量比較高的問題。涂料中的化學成分等問題也是非常重要的，對于很多涂料來說，雖然起到了隔絕的作用，但對環境造成了污染。對于當今的化學科技來說，有機化學作為一個研究熱點，可以將有機涂料進行科學配比，在達到阻隔作用的同時，也避免對環境造成污染。

結語

近年來，橋梁在其不斷發展的過程中，對環境也造成了一定消極影響。本文基于環境保護的前提下，分析了橋梁的發展歷史及其對環境的作用，并對當今條件下的影響橋梁鋼結構的兩個方面做出了比較細致的分析，在該分析的基礎上提出橋梁的防護設計，以期對我國的橋梁防護設計達到指導效果。

參考文獻

[1]周正宇.地鐵鄰近既有橋梁施工影響分析及主動防護研究[D].北京交通大學，2012.

[2]陳峰.預應力橋梁結構耐久性與剩余壽命研究[D].長安大學，2011.

作者：張鑫 單位：中國華西工程設計建設有限公司遼寧北方分公司