桥梁防护设计与环境保护研究

桥梁防护设计与环境保护研究

摘要：近年来，随着科学技术水平的不断提升和发展，桥梁的作用也不仅仅局限于道路的组成部分，其外在的美观性、实用性以及环保性等要求逐渐被高质化。桥梁的防护研究进行的基础为了解桥梁的结构构成，在研究桥梁发展历史的基础上，从而得出桥梁防护可以采取的措施。桥梁的腐蚀问题近年来得到了一定的广泛关注。本文在分析桥梁发展历史的基础上，对当今的桥梁腐蚀问题作出思考，从而提出基于环境保护下的桥梁防护设计策略。

关键词：桥梁历史；桥梁防护；腐蚀问题；环境保护

桥梁作为连通两地交通的重要建筑，不仅对桥梁两岸的居民生活起着连接作用，同时也使得两地的经济、交通以及文化等方面得以交流从而发展的均衡、快速。桥梁一般来说由五大部件组成，五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构，是桥梁结构安全的保证，包括：桥跨结构（或称桥孔结构.上部结构）、桥梁支座系统、桥墩、桥台承台挖井或桩基。桥梁的安全性、美观性以及实用性等作为所有建筑物在设计施工时都应该考虑在内的基本性能，在被考虑的同时，也要注意对环境的保护问题，因此桥梁的防护设计要本着绿色建筑的理念，考虑桥梁的腐蚀问题，能对预期问题做出一定的防护设计，从而设计出坚固、美丽又环保的桥梁。

一、桥梁的发展历史及环境危害

（一）古代时期

古代时期的桥梁一般只注重其实用性以及安全性，因此，大部分的桥梁都是用木头、石材料建造而成的，并由建桥材料的不同分别命名为木桥和石桥。石桥的样式多为石拱桥。现金保存比较完整且具有代表性的是赵州桥。木桥由于其自身的局限性，往往出现在跨径比较小的地方，木拱桥的出现打破了木桥的局限性，在我国的西南地区有用竹篾缆造的竹索桥。由于石料的性质原因，在一定条件下难以被大自然的自净能力所处理，因此，废弃石料是环境方面的一个难题。木材会在空气中多种物质的缓慢氧化下逐渐枯朽至消化，并且对土地有滋润的作用。

（二）近现代时期

1铁桥

近代时期的铁桥主要包括铸铁桥和锻铁桥两种。对于铸铁桥来说，铸铁比较性脆，并且2比较差，因此常用于作拱建造材料。锻铁的应力比铸铁好，19世纪中期跨径大于60m～70m的公路桥一般都采用锻铁链吊桥。

2钢筋混凝土桥

在二战以后，钢筋混凝土桥得以较大发展，我国于一九六四年在该建筑物的基础上，在江苏无锡创造并建立了钢筋混凝土双曲拱桥。该桥由拱肋和拱波组成，纵向和横向均有曲度，横向也用拱波形式。在无锡建筑成功的基础上，我国于1972年又建成了湖南长沙湘江大桥。

3钢桥

钢桥的出现源于二战以后各方面都比较出色的钢材的出现，包括强度较高，韧性较好，抗疲劳以及耐腐蚀的性能都比较优越，同时高强度螺旋的出现等，使得钢桥在一定程度上户的了较大的发展。

4钢斜拉桥

近几十年来，钢斜拉桥得到了发展。以瑞典的海峡大桥为例，该桥建于1956年，该桥也是世界上第一座钢斜拉桥。这座桥的斜拉索在塔左右各两根，由钢筋混凝土板和焊接钢板梁组合作为纵梁。钢铁结构的出现在一定意义上是科技的进步，但对于废弃钢材的回收和处理是难度比加大的，在这个过程中，对环境造成了一定的消极影响。

二、桥梁的腐蚀问题现状

（一）大气腐蚀

近年来，我国经济取得了比较快速的发展，然而在经济发展的同时，却没有注意对环境的保护问题，致使我国部分地区出现了酸雨，这些因素在一定条件下也影响着我国桥梁的寿命年限等问题。酸雨是由于空气中的二氧化硫以及三氧化硫等气体过量导致的，这些气体与空气中的水分结合，最终导致降落的雨水呈酸性。对于当今的桥梁来说，很多的结构都是钢结构，钢结构是铁与一定含量的碳相结合的产物，铁在空气中能够与水和空气中的氧气产生化学反应，从而导致钢结构的腐蚀。

（二）海洋腐蚀

海水的pH值呈碱性，并且还有种溶有一定量的氧气，这些因素都导致钢材结构在海水中容易氧化从而被腐蚀，并且由于海水中的金属离子的活泼性等问题，使得钢材在海水中发生了腐蚀速率非常快的电化学腐蚀。海洋的周期性或间接性的波浪可以将桥梁分为四个影响区，分别为：飞溅区、潮差区、全浸区以及海泥区。其中海泥区的腐蚀由于海底的沉积物含盐量高且电阻率低，因此，海泥区的腐蚀程度是比较快的，同时海泥区作为多种海洋生物的栖息地，其生命活动也会改变导电介质等，对腐蚀的影响是不可忽略的。

三、基于环境保护下的桥梁防护设计

基于桥梁在大气以及海洋中的腐蚀问题，且面对环境保护的现状，因此本文提出以下防护设计：

（一）合金

利用合金的形式提高钢材结构的抗腐蚀能力，该方式为利用部分金属的活泼性比较强，在空气中自动形成比较致密的氧化薄膜的原理，例如金属铝，在一定意义上可以使得避免钢材与空气相接触，从而杜绝化学反应条件，该方法的处理过程中，并不会造成对环境的破坏且能够延长钢结构的使用寿命，因此，该方法是可行的，在进行合金制造的过程中需要要对合金的金属量配比进行科学的设计。

（二）有机涂料

涂料作为一种比较常见的方法，也可以应用在钢结构的抗腐蚀过程中。涂料的选择是一个科技含量比较高的问题。涂料中的化学成分等问题也是非常重要的，对于很多涂料来说，虽然起到了隔绝的作用，但对环境造成了污染。对于当今的化学科技来说，有机化学作为一个研究热点，可以将有机涂料进行科学配比，在达到阻隔作用的同时，也避免对环境造成污染。

结语

近年来，桥梁在其不断发展的过程中，对环境也造成了一定消极影响。本文基于环境保护的前提下，分析了桥梁的发展历史及其对环境的作用，并对当今条件下的影响桥梁钢结构的两个方面做出了比较细致的分析，在该分析的基础上提出桥梁的防护设计，以期对我国的桥梁防护设计达到指导效果。

参考文献

[1]周正宇.地铁邻近既有桥梁施工影响分析及主动防护研究[D].北京交通大学，2012.

[2]陈峰.预应力桥梁结构耐久性与剩余寿命研究[D].长安大学，2011.

作者：张鑫 单位：中国华西工程设计建设有限公司辽宁北方分公司