鐵路鋼結構站房及雨棚的耐久性研究

蔣東宇

中國國家鐵路集團有限公司

1 簡要概述鐵路鋼結構站房及雨棚的耐久性發(fā)展現狀

實際生產生活中，如何確保提升鐵路鋼結構站房及雨棚的耐久性，逐漸成為相關設計作業(yè)人員關注研究內容的重要組成，其不光影響鐵路鋼結構站房及雨棚的功能效用，而且還對鐵路相關產業(yè)的運行發(fā)展產生了較大的影響及干擾。

1.1 鋼結構耐久性特征概述

耐久性主要指的是材料本身抵抗自然環(huán)境外界因素與自身內在因素雙重因素的能力，其也可以簡要概況為材料本身具備的經久耐用的能力，一般情形下，材料自身的耐久性越好，其使用壽命也隨之越長，更好地滿足材料使用發(fā)展需要，切實保障材料使用的經濟價值效益。有關于鋼結構耐久性的研究持續(xù)不斷進行，但從國內現有文獻資料來看，我國相關研究領域范圍之內的學者目前尚未對鋼結構耐久性做一個明確的相關定義。當前階段，國內學者對混凝土結構耐久性的定位內容為：基于預期維護及預定作用的影響，混凝土結構及部件在預定的期限范圍之內維持其最低性能要求的一種能力，代表混凝土結構的耐久性?；诖?，由于混凝土結構與鋼結構二者有一定的共通性，參照混凝土結構耐久性定義，可將鋼結構耐久性界定為以下內容：按照鋼結構預期設計下的環(huán)境及結構維護養(yǎng)護條件，鋼結構構件及其相應的連接件能夠保持其自身相應適用性及安全性的一種能力。實際生產生活中，鋼結構耐久性不僅與鋼結構材料自身的耐久性有關，而且還與鋼結構防腐涂料的耐久性有較為密切的關聯。

1.2 鋼結構容易被腐蝕的客觀事實

實際生產生活中，鋼結構具有承載力好、力學性能好、抗震性能好等系列優(yōu)點，基于這些應用優(yōu)勢的存在及發(fā)展，鋼結構在鐵路站房及雨棚中得到了較好的應用與發(fā)展，與此同時，根據現實情形可知，鋼結構本身具有一個較為顯著的發(fā)展缺陷，即鋼結構容易被腐蝕。其不僅會在很大程度上增加鋼材損傷現象出現概率，同時還會降低鋼結構整體的承載能力，甚至會導致結構坍塌現象的發(fā)生。為強化鋼結構的實踐應用價值，盡可能強化其經久耐用的能力，注重并積極開展鋼結構站房及雨棚的耐久性研究活動，具有極其重要的現實價值。結合現實情形可知，鋼結構自身具有的這一缺陷，與其材料自身屬性有較大的關聯，同時也外界因素的影響干擾有密切聯系。

1.3 鐵路鋼結構站房及雨棚的耐久性現狀

從鐵路建設現狀來看，鋼結構在鐵路站房、雨棚內得到了較好的應用及發(fā)展，站房的候車大廳、站房及雨棚中大跨度懸挑部分等，都是鋼結構常用的應用部位，發(fā)揮系列功能效用同時，推動了鐵路工程建設活動的開展實施。耐久性研究對鐵路鋼結構站房及雨棚建設有關鍵性影響及作用，結合現實情形可知，外界環(huán)境對鋼結構的腐蝕現象有極大的影響及作用，露天環(huán)境之中的水分、陽光等因素均會導致鋼結構腐蝕現象的出現。例如，雨棚柱銹蝕現象、雨棚鋼梁銹蝕現象、大跨度無站臺柱鋼結構雨棚臺柱粉化及脫落現象普遍發(fā)生，這些現象的存在及發(fā)展，與鋼結構涂裝質量較差、大氣環(huán)境影響等多方因素有關，同時還會給鋼結構的耐久性產生較為不利的影響及作用。當前階段，站房及雨棚均為鐵路交通運輸內容的重要組成部分，基于鋼結構本身具有的應用優(yōu)勢，其在站房及雨棚結構中具有較大的應用效力，為滿足鋼結構站房及雨棚施工建設作業(yè)發(fā)展需要，相關作業(yè)人員有必要依據鐵路站房及雨棚所處環(huán)境，基于腐蝕機理與特點相關內容的分析探討，為鋼結構鐵路站房及雨棚的耐久性設計提供重要性支撐。

2 分析探討鋼結構腐蝕的影響因素及損傷機理

2.1 鋼結構腐蝕的影響因素

實際生產生活中，導致鋼結構腐蝕現象出現的原因，主要包括以下幾個方面的內容：（1）氣候因素所致，日照時間、環(huán)境相對濕度、氣溫等氣候因素，均會導致鋼結構腐蝕現象的發(fā)生，影響鋼結構整體承載能力，例如，環(huán)境相對濕度較大的情形下，鋼結構腐蝕現象出現概率隨之增加，降低鋼結構整體承載力，影響站房及雨棚的使用性功能價值效用；（2）大氣污染因素，根據生活常識內容可知，大氣的主要成分是不變的，但大氣污染現象普遍存在的同時，大氣中含有的氮化物、硫化物、鹽粒子等數量持續(xù)不斷增加，并對金屬產生較大的腐蝕作用，特別是在空氣中水分含量較大的情形下，大氣中的有害物質融入水分子之中，與金屬物質產生較為充分的接觸，進而損傷金屬結構穩(wěn)定性，導致金屬腐蝕現象的出現。

2.2 鋼結構腐蝕損傷機理探討

電化學腐蝕和熱力學腐蝕是較為常見的兩大鋼結構腐蝕損傷機理，實際生產生活中，身處大氣環(huán)境之中的鋼結構腐蝕現象的發(fā)生，大多與電化學腐蝕機理有密切關聯。相關研究表明，鋼結構腐蝕損傷機理的主要內容包括以下兩點：（1）電化學腐蝕機理，在鋼材材料存放與使用的整個過程期間內，鋼結構中鐵元素基于電化學反應的存在及發(fā)展，逐步被氧化成正的化學價狀態(tài)，具體內容為，陽極產物鐵離子與陰極產物氫氧根離子相結合，促使氫氧化亞鐵這一腐蝕產物的出現，在大氣外在環(huán)境進一步影響及作用的情形下，氫氧化亞鐵進一步發(fā)生氧化作用，轉變?yōu)殍F銹；（2）熱力學腐蝕機理，高溫狀態(tài)下，金屬元素和非金屬元素的穩(wěn)定狀態(tài)逐漸被打破，有氧及潮濕環(huán)境共存的情形下，鐵元素將逐漸發(fā)生相應的化學反應，由單質鐵逐漸轉變?yōu)殍F銹，轉變鐵元素的存在狀態(tài)。

2.3 鋼結構的防腐方法探究

通?？梢圆扇〉姆栏k法包括以下幾點內容：第一，知悉明確鋼結構系列防腐原則，從根本上降低鋼結構腐蝕現象出現可能性，科學合理的達成鋼結構防腐目的，鋼材是建造鋼結構所需的主要材料，鋼材本身存在不少的有害物質，這些有害物質的存在及發(fā)展，為電化學腐蝕提供了相應的基礎性條件，為此，為采取有效的鋼結構防腐措施，保障提升鋼材的均勻性及整體質量，能夠較好地降低鋼結構腐蝕現象出現可能性；第二，注重并做好鋼結構表面系列防腐處理工作，基于表面防腐保護屏障的切實有效構建，最大限度地減少鋼結構整體與不利環(huán)境相互之間的接觸面積，從而能夠較為有效地降低腐蝕現象出現概率；第三，環(huán)境對鋼結構腐蝕現象會產生較大的影響與作業(yè)，為切實保障提升鋼結構防腐效果，依據鋼結構所處環(huán)境情況，針對性選擇相應的鋼結構防腐措施，能夠較好地達成預期防腐目標，極具現實意義。

3 積極探索鐵路鋼結構站房及雨棚的耐久性設計要點

鋼結構腐蝕現象的存在及發(fā)展，對鐵路鋼結構站房與雨棚功能效用的切實有效發(fā)揮有較為不利的影響，嚴重時甚至會導致鋼結構坍塌現象的出現，危害鐵路鋼結構站房及雨棚使用者的人身財產安全，同時還會對鐵路事業(yè)的后續(xù)發(fā)展產生不利影響及作用。注重并切實做好鐵路鋼結構站房及雨棚耐久性設計工作，顯得極為必要，當前階段，主要涉及的鐵路鋼結構站房及雨棚耐久性設計要點內容為：

3.1 鋼結構形式及節(jié)點構造的合理化選用

由于環(huán)境的影響及作用，鋼結構后續(xù)可能會與腐蝕性物質進行相互接觸時，設計人員應當基于隔離措施的合理有效應用，選擇良好的結構形式，并基于鋼結構整體的腐蝕性等級，針對性完成相應的鋼結構耐久性設計工作。通常情形下，鋼結構所處環(huán)境的腐蝕性等級在4-6級之間時，鋼結構中主梁、柱等重要的結構受力構件不應當使用格構式構件，桿件應當盡可能選用閉口或實腹式截面，并對桿件的最小厚度加以有效控制，在腐蝕等級較高的情形下，設計人員還可基于防腐蝕性能較好的鋼材的選用，滿足耐久性設計目標發(fā)展需要。

3.2 切實做好鋼結構表面處理作業(yè)活動

結合現實情形可知，鋼結構表面處理作業(yè)活動，主要涉及以下內容：一，重視并做好鋼結構表面清理工作，為滿足后續(xù)鋼結構涂層作業(yè)需要，施工作業(yè)人員應當及時有效的清理鋼結構表面存在的毛刺、焊渣等雜物，必要情形下還需進行邊角鈍化處理作業(yè)，處理鋼結構表面油污類物質，確保鋼結構表面處于中性狀態(tài)；二，科學合理完成涂層保護作業(yè)，設計人員應當基于涂層配套原則，組織進行鋼結構站房與雨棚耐久性設計工作，選擇的涂層材料質量應當能夠滿足腐蝕環(huán)境及防腐蝕年限作業(yè)發(fā)展需要，盡可能確保涂層材料呈現同一配套的作業(yè)屬性，必要情形下，為充分發(fā)揮涂層的保護作用，設計人員可基于現代化涂裝體系的選用，完成相應的耐久性設計。

4 結束語

綜上所述，通過本文的分析論述可知，由于鋼結構本身具有系列較為顯著的應用優(yōu)勢，其在我國鐵路站房及雨棚建設過程中得到了較好的應用及發(fā)展，基于鋼結構本身的物理屬性、外在環(huán)境持續(xù)不斷呈現惡劣狀態(tài)情形的同時，鐵路鋼結構腐蝕現象出現可能性較大，嚴重時甚至危害人民財產安全，基于鋼結構銹蝕現象出現原因，基于鋼結構形式及節(jié)點構造的合理化選用、注重并切實做好鋼結構表面處理作業(yè)活動等，能夠較好地完成站房及雨棚耐久性設計。