橋梁防護設(shè)計與環(huán)境保護研究

摘要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升和發(fā)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(huán)保性等要求逐漸被高質(zhì)化。橋梁的防護研究進行的基礎(chǔ)為了解橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，在研究橋梁發(fā)展歷史的基礎(chǔ)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(guān)注。本文在分析橋梁發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，對當今的橋梁腐蝕問題作出思考，從而提出基于環(huán)境保護下的橋梁防護設(shè)計策略。

關(guān)鍵詞：橋梁歷史；橋梁防護；腐蝕問題；環(huán)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(jīng)濟、交通以及文化等方面得以交流從而發(fā)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(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)，是橋梁結(jié)構(gòu)安全的保證，包括：橋跨結(jié)構(gòu)（或稱橋孔結(jié)構(gòu).上部結(jié)構(gòu)）、橋梁支座系統(tǒng)、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(shè)計施工時都應(yīng)該考慮在內(nèi)的基本性能，在被考慮的同時，也要注意對環(huán)境的保護問題，因此橋梁的防護設(shè)計要本著綠色建筑的理念，考慮橋梁的腐蝕問題，能對預(yù)期問題做出一定的防護設(shè)計，從而設(shè)計出堅固、美麗又環(huán)保的橋梁。

一、橋梁的發(fā)展歷史及環(huán)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�，F(xiàn)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(xiàn)在跨徑比較小的地方，木拱橋的出現(xiàn)打破了木橋的局限性，在我國的西南地區(qū)有用竹篾纜造的竹索橋。由于石料的性質(zhì)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(huán)境方面的一個難題。木材會在空氣中多種物質(zhì)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(xiàn)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(yīng)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(zhàn)以后，鋼筋混凝土橋得以較大發(fā)展，我國于一九六四年在該建筑物的基礎(chǔ)上，在江蘇無錫創(chuàng)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(chǔ)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(xiàn)源于二戰(zhàn)以后各方面都比較出色的鋼材的出現(xiàn)，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(yōu)越，同時高強度螺旋的出現(xiàn)等，使得鋼橋在一定程度上戶的了較大的發(fā)展。

4鋼斜拉橋

近幾十年來，鋼斜拉橋得到了發(fā)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(jié)構(gòu)的出現(xiàn)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(huán)境造成了一定的消極影響。

二、橋梁的腐蝕問題現(xiàn)狀

（一）大氣腐蝕

近年來，我國經(jīng)濟取得了比較快速的發(fā)展，然而在經(jīng)濟發(fā)展的同時，卻沒有注意對環(huán)境的保護問題，致使我國部分地區(qū)出現(xiàn)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(dǎo)致的，這些氣體與空氣中的水分結(jié)合，最終導(dǎo)致降落的雨水呈酸性。對于當今的橋梁來說，很多的結(jié)構(gòu)都是鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)是鐵與一定含量的碳相結(jié)合的產(chǎn)物，鐵在空氣中能夠與水和空氣中的氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)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(dǎo)致鋼材結(jié)構(gòu)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(fā)生了腐蝕速率非常快的電化學(xué)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(qū)，分別為：飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)以及海泥區(qū)。其中海泥區(qū)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(qū)的腐蝕程度是比較快的，同時海泥區(qū)作為多種海洋生物的棲息地，其生命活動也會改變導(dǎo)電介質(zhì)等，對腐蝕的影響是不可忽略的。

三、基于環(huán)境保護下的橋梁防護設(shè)計

基于橋梁在大氣以及海洋中的腐蝕問題，且面對環(huán)境保護的現(xiàn)狀，因此本文提出以下防護設(shè)計：

（一）合金

利用合金的形式提高鋼材結(jié)構(gòu)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(xué)反應(yīng)條件，該方法的處理過程中，并不會造成對環(huán)境的破壞且能夠延長鋼結(jié)構(gòu)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(xué)的設(shè)計。

（二）有機涂料

涂料作為一種比較常見的方法，也可以應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)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(xué)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(huán)境造成了污染。對于當今的化學(xué)科技來說，有機化學(xué)作為一個研究熱點，可以將有機涂料進行科學(xué)配比，在達到阻隔作用的同時，也避免對環(huán)境造成污染。

結(jié)語

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

參考文獻

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[2]陳峰.預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)耐久性與剩余壽命研究[D].長安大學(xué)，2011.

作者：張鑫 單位：中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司遼寧北方分公司