桥梁安全与耐久性：桥梁钢结构腐蚀机制、检测技术及防腐策略综述

桥梁安全与耐久性：桥梁钢结构腐蚀机制、检测技术及防腐策略综述

桥梁钢结构长期处于自然环境中，难免会受到雨水、大气及污染物的腐蚀，这将严重威胁桥梁安全与耐久性。

我国地域广阔，东部沿海地区拥有大量的江河；西部地区则存在大量酸性土壤、盐渍土和高盐地下水，这些环境中氯离子浓度普遍较高。长期服役于此类环境下的桥梁，钢结构容易受到氯离子的侵蚀，导致腐蚀，进而引发构件强度和刚度下降等严重问题，尤其在反复荷载作用下，腐蚀疲劳将会导致材料性能劣化，威胁结构的正常使用，极大地缩短桥梁的使用寿命。

钢材的腐蚀类型多种多样，包括均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀等。均匀腐蚀是指钢材表面全面均匀发生的腐蚀现象，导致材料整体逐渐变薄。点腐蚀则在局部区域发生，形成小面积的快速腐蚀，通常在应力集中或保护层缺陷处出现。缝隙腐蚀多发生在金属连接处，如焊缝或紧固件接缝处，由于缝隙中电解质的渗透而形成。晶间腐蚀和应力腐蚀则分别由材料的晶粒边界和外部应力作用引起，它们都可能导致材料的突然断裂。

这些腐蚀形式严重削弱了钢构件的力学性能和承载能力，增加了结构失效的风险。腐蚀不仅减少了构件的有效截面积，还可能引起应力集中，影响结构的稳定性。为了全面了解腐蚀对桥梁构件及整体结构性能的影响，研究人员常采用实验室腐蚀试验、现场监测和数值模拟等手段进行综合评估。通过这些方法，可以定量分析腐蚀损伤程度及其对结构性能的具体影响，为桥梁的维护、加固及寿命预测提供科学依据。

目前全球范围内桥梁“老龄化”问题凸显，受腐蚀损害严重，桥梁的服役性能劣化及桥梁倒塌等灾祸在全球范围内出现了逐年上升的趋势。因此，加大桥梁养护和检测势在必行。目前检测桥梁腐蚀状况的检测技术主要是：基于计算机视觉和机器学习的损伤识别方法和基于传感器检测技术的无损检测方法。而桥梁中钢结构的防腐技术涉及多个层面，包括使用专门的防腐涂料来隔绝腐蚀介质、采用阴极保护等电化学方法来减缓腐蚀、依据环境特点设计合理的涂层体系、进行严格的表面处理以增强涂层附着力、执行定期的检查和必要的维护工作、控制腐蚀环境的温湿度、应用耐候钢以提高耐大气腐蚀性能、遵循防腐涂装养护技术指南和标准、以及在设计和施工阶段就综合考虑防腐措施。这些技术的综合应用有助于延长桥梁钢结构的使用寿命，确保桥梁的安全性和耐久性。