耐候钢是一种高强度低合金钢，最初由美国钢铁公司在20世纪30年代开发，用于抵抗其矿车的腐蚀和磨损。它的商标名为Cor-ten，最初用于建造于1964年开业的伊利诺伊州莫林的约翰迪尔世界总部大楼。从那时起，耐候钢的使用已遍布全球，在欧洲也有使用。作为“具有改善的耐大气腐蚀性的结构钢”，是一种非专利产品。

在合适的环境中，耐候钢会形成粘附的保护性锈蚀“锈绿”，从而抑制进一步的腐蚀。腐蚀速率非常低，未上漆的耐候钢制成的桥梁可以实现120年的设计寿命，只需要进行日常维护。因此，在适当环境中的详细耐候钢桥提供了有吸引力的、非常低维护的经济解决方案。

英国第一座耐候钢钢桥于1967年建成，是约克大学的一座人行天桥，该材料在后来的30年左右用于英国各地的许多桥梁。然而，自2001年以来，在桥梁上使用耐候钢的情况显着增加，得益于此时删去了一条规范，该规范限制了在高于道路的净空高度小于7.5米的高速公路上使用该材料。它现在是各种桥面板的首选材料。

本文重点介绍了耐候钢对桥梁的益处，描述了其使用的局限性，以及对材料可用性和这种桥梁外观的评论。如果腐蚀率超过设计阶段的预期，它还提供一系列问题的建议，包括设计和细节、制造和安装、检查和维护以及补救措施。

York_University_Footbridge

A34_Chieveley_1

耐候钢或气候防御钢是用于描述具有改善的耐大气腐蚀性的结构钢的口语术语。 这些钢是高强度低合金钢，与普通碳锰钢相比，在正常大气条件下具有更强的抗锈性。 耐候钢通常执行EN 10025-5 规范，并且具有与普通结构钢相似的机械性能，符合EN 10025-2 。 英国桥梁工程最常用的等级是S355J2W。

耐候钢原理

由于潮湿和空气的存在，所有低合金钢都有生锈的倾向，其速度取决于氧气、湿气和大气污染物进入金属表面的速度。随着锈蚀过程的进行，锈层形成氧气、水分和污染物进入的屏障，并且生锈速度减慢。

在大多数普通结构钢上形成的锈层是多孔的并且在一定时间后从金属表面脱离，并且再次开始腐蚀循环。因此，生锈速率作为一系列近似于直线的增量曲线前进，其斜率取决于环境的侵蚀性。

对于耐候钢，生锈过程以相同的方式开始，但钢中的特定合金元素产生稳定的锈层，其粘附到基底金属上，并且孔隙少得多。这种生锈的“绿锈”在交替润湿和干燥的条件下形成，产生保护屏障，阻碍氧气、水分和污染物的进一步进入，结果是腐蚀速率比普通结构钢低得多。

Corrosion_loss_diagram

Temple_Sowerby_Bypass

耐候钢优势

利用自动化制造和施工技术的使用耐候钢常规钢桥的好处，能够为安全、快速施工、美观、低梁高、最小维护和今后使用中的灵活性的要求提供经济解决方案。耐候钢桥梁具有所有这些品质，加上以下进一步的好处。

维护非常低

定期检查和清洁应是确保桥梁继续令人满意地运行所需的唯一维护。 因此，耐候钢钢桥非常适合未来维护难以或危险的地方，以及需要尽量减少交通中断的地方，例如主要道路或铁路。

A6182_bridge_over_ECML

成本效益

虽然耐候钢比普通结构钢略贵，但是消除涂料系统可以节省额外的材料成本。 因此，耐候钢桥的初始成本与传统的涂漆钢替代品非常相似。 这在英国八座桥梁的研究中得到了说明。然而，耐候钢钢桥还具有更低的整体寿命成本。耐候钢钢桥的最低维护要求极大地降低了维护操作的直接成本，以及维护期间交通延误的间接成本。

A2_A282

施工速度

由于消除了工厂和现场喷涂操作，因此总体施工持续时间减少。

外观漂亮

耐候钢桥梁的美观经常与令人愉悦的环境融为一体，并且随着年份越来越美。

环境效益

避免了与油漆涂料中的挥发性有机化合物（VOC）排放相关的环境问题以及未来维护工作中的喷砂清理碎屑的处理。

安全利益

由于维护很少，与未来维护相关的风险显然最小化。 还避免了与初始涂装有关的健康和安全问题。 这些问题与钢箱梁的制造和维护特别相关，为了最大限度地减少内部通道要求（例如River Usk Crossing），耐候钢越来越多地被采用。

River_Usk

Haydon_Bridge_Bypass

长期表现

耐候钢钢桥在英国有良好的记录。 TRL的一项研究表明，过去20年建造的耐候钢钢桥通常表现良好。遇到问题时，它们通常是特定原因引起的结果，例如桥面板接头泄漏，而不是耐腐蚀性能不足而引起。

使用限制

耐候钢适用于大多数地方。然而，与其他形式的结构一样，某些环境会导致耐久性问题。耐候钢在极端环境中的性能不会令人满意，在这种情况下应避免使用。

海洋环境

暴露于高浓度的氯离子，源自海水飞溅、盐雾或沿海空气中盐分，是有害的。盐的吸湿性对“绿锈”产生不利影响，因为它在金属表面上保持持续潮湿的环境。一般而言，耐候钢不应用于沿海水域2公里范围内的桥梁，除非可以确定，按照BS EN ISO 9223，空气中的氯化物含量不超过S2的盐度分类（即cl<300mg / m2 /天）。

耐候钢通常不应在距离海水2公里范围内使用，该指导意见来自BISRA（英国钢铁研究协会）在20世纪80年代中期的研究。他们测量了英国各地许多地方距离海岸不同距离的空气中氯化物含量，并发现空气中的氯化物含量在距离海岸约2公里的一致距离处显着减少。 CEGB（与输电塔相关）的实践显示了类似的结果。

但是，应该注意的是，空气中的氯化物含量（以及因此耐候钢的适用性）取决于桥址的微气候（即当地地形和盛行风向等），因此这个2km的数字不应被视为固定限制，它仅仅是基于可用数据的指导。

A1_Wetherby

除冰盐

在耐候钢钢桥上方和下方的道路上使用除冰盐，可能在极端情况下导致问题。 这种情况包括：那些含盐的径流通过泄漏的伸缩缝直接流过钢构件的情况，以及来自宽桥下道路的盐雾，其中产生了“隧道状”条件。 在极端情况下，建议对薄弱部位进行局部涂装。 然而，对于大多数耐候钢复合材料的通道（跨线）桥，盐雾不太可能成为问题，即使在5.3米的标准净空高度，现在也允许使用。 “隧道式”条件是指：狭窄下沉式路基及最小路肩宽度及垂直挡土墙，加之较宽的跨线桥及较小的桥下净空和全高度桥台，这两者组合而产生的。 在城市/郊区分离立交时可能会遇到这种情况。 极端的几何形状导致道路盐雾难以被气流消散，并可导致桥梁上过多的盐沉积。

Biggleswade_Bridge

连续潮湿/潮湿的条件

形成粘附的“绿锈”需要交替的湿/干循环。如果不能发生这种情况，由于连续潮湿或潮湿的条件，耐候钢必须按类似于普通结构钢的腐蚀速率预期。例子包括耐候钢钢构件淹没在水中、埋在土壤中或被植被覆盖、。如果在这种情况下使用耐候钢，则应涂漆，涂装范围应延伸到水、土壤或植被的水平之上。

在水面上的桥面可能处于潮湿条件，尤其是它们特别宽或具有离开水面较低间隙。因此，建议在水上桥梁采用2.5m的最小水面净空，以避免这种潮湿条件。

大气污染

耐候钢不应用于存在高浓度腐蚀性化学品或工业烟雾（特别是SO2）的环境中。按照BS EN ISO 9223，污染等级高于P3（即SO2> 200mg / m2 /天）的环境将避免使用耐候钢。然而，这是一个极端的水平，在目前大气的工业污染限制下很少遇到。

过去曾对柴油烟雾对铁路耐候钢钢桥的长期性能的影响表示关注。虽然柴油烟雾含有空气中的硫化合物，但在一定范围内，它们实际上通过与钢中的合金元素反应形成不溶性腐蚀产物具有有益效果。

塔塔钢铁研究项目的数据显示，高度污染的工业（含硫）气氛中耐候钢的腐蚀速率平均为2微米/年，而传统结构钢的腐蚀速率为50微米/年。在这些自然暴露试验中，工业环境相对极端，即靠近工业焦化厂。

相比之下，通过列车产生的桥下的小气候不太可能产生类似的环境条件。当机车直接在桥下静止时，可以预期污染水平增加，但是暴露的持续时间和钢铁制品上的硫化合物浓度不可能超过200mg / m2 /天的限制。此外，来自柴油废气的沉积物的轻微油性也可以作为水的屏障并减少钢的腐蚀。

Selby_Bypass

Shiremoor_Bypass_1

板材

符合EN 10025-5 [1]的S355J0W，S355J2W，S355K2W耐候钢板在英国很容易获得，其尺寸与普通结构钢板相似。

截面形式

英国的耐候钢轧制截面形式比普通结构钢部分难以即时获得，对于少量数量尤其如此。安赛乐米塔尔（ArcelorMittal）确实提供了这样的截面形式，但他们的Arcorox手册中有一个关键句子 - “最低订购数量需要达成协议”。因此，强烈建议设计人员在早期阶段与制造商确认所需的耐候钢轧制截面的可用性。

Fabricated_bracing

耐候钢中轧制型材可能缺乏，但对主梁的供应没有任何问题，因为它们可以用钢板来制造（即使是普通的结构钢，也很少使用轧制型钢）。然而，角钢、槽钢和空心截面通常用于普通结构钢桥上的连接构件，因此对于耐候钢钢桥，必须考虑替代方案。

可能的选择是：

1. 使用未上漆的普通钢材进行临时支撑，之后将其移除

2. 使用留在原位的经过涂装的普通钢支撑

3. 在梁高范围内使用平板支撑

4. 由耐候钢板制造角钢和槽钢

不幸的是，这些选项都不是理想选择。第一种选择在施工过程中引入了额外的危险，通常应避免。第二个选项增加了维护要求（还有其他危险）。第三种选择会妨碍永久模板和钢筋的放置，并且会增加所需的梁板高度。由于制造不对称截面的困难，第四种选择比使用轧制部分更昂贵（比使用轧制部分）。因此，目前关于这个问题的行业建议如下：

双主梁桥

这种桥的性质决定它们只需要在中间支撑处进行支撑。 有时使用长度较短、轧制截面的“角支撑”，但最经济的解决方案是使用自行加工的、高度较大的 “I”梁。

多主梁桥

避免使用“X”或“K”支撑，并采用“H”形结构的“I”梁作为刚性横梁。 然而，对于深梁，可能需要制造角钢或槽钢来形成三角形支撑系统。 在这种情况下，这些可以高价制造。 钢结构承包商往往拥有丰富的知识和经验，并乐于协助设计开发。 建议与钢结构承包商尽早讨论，以便为特定项目实现最经济的耐候钢桥解决方案。

Bracing

Bracing

高强螺栓

用于桥梁施工的耐候级别预应力螺栓通常在英国可用（仅限M24尺寸），但通常情况下它们是从北美进口的（以英制尺寸，即1英寸）。因此，推荐的方法是设计采用M24螺栓的连接，但使用也适合1英尺螺栓的螺栓间距（即符合最小间距要求），因为这将最大化钢结构承包商可用的采购选择，即它们可以用1英寸螺栓代替M24（如果需要），不会对连接的布局或设计产生不利影响。

现场景观

成熟的耐候钢桥非常吸引人，其外观通常与周围的乡村融为一体。重要的是要注意颜色和纹理随时间和曝光条件而变化。本文贯穿成熟耐候钢桥的例子。

最初，风化钢桥呈现橙棕色，许多人认为这种颜色没有吸引力但在施工期间颜色变暗，随着“绿锈”开始形成，并且在2 - 5年内钢材通常会达到其特有的均匀深棕色。

Shanks_Millennium_Bridge

Hunslett_Viaduct

Nunholme_Viaduct

“绿锈”形成的速度以及特征颜色的形成速度主要取决于环境和暴露条件。 在工业（硫污染）的大气中，过程通常比在更清洁的农村环境中更快，最终颜色更深。耐候钢的质地受到梁的朝向和遮蔽程度的影响。 垂直表面、朝南和朝西的表面，以及经常进行湿/干循环的表面，形成平滑的细粒纹理，而水平表面、遮蔽表面和朝北的表面往往具有粗糙的颗粒纹理。

设计注意事项

通过遵循钢桥设计和细节的正常良好实践，可以实现耐候钢桥的令人满意的性能。然而，由于耐候钢的性质，某些方面确实需要进一步考虑。

桥址的适用性

对于特定桥梁场地100％确定未上漆耐候钢的适用性的唯一方法是根据BS EN ISO 9223中描述的两种方法之一对大气腐蚀性进行分类，一种基于环境数据，另一种基于环境数据腐蚀速率试验。

环境数据方法

该方法结合了以下三个关键因素的测量值，以确定环境的整体腐蚀性分类（C1-C5）。

1. 潮湿时间

2. 大气二氧化硫污染（P0-P3）

3. 空气盐度（S0-S3）

腐蚀速率方法

根据EN ISO 9226中给出的标准程序，测量在所需位置暴露一年的标准金属样品的腐蚀速率。不幸的是，环境和腐蚀速率方法都需要在一年内进行测量以获得代表性的平均值。在大多数情况下，这在设计阶段是不可能或不可行的，因此在缺乏科学方法的情况下，需要作出判断。幸运的是，EN ISO 12944-2提供了分类C1-C5与可能在没有测量数据的情况下使用的典型环境的描述之间的关系。

按环境分类

EN ISO 12944-2中介绍的腐蚀类别与典型环境之间的关系如下。这是一个很好的起点，并且在很多情况下被设计师使用而没有进一步的佐证。

Corrosion category

腐蚀类别

Typical environment

典型环境

C1

N/A - Interior environments only

仅限室内环境

C2

Atmospheres with low level of pollution: mostly rural areas

污染程度低的大气：主要是农村地区

C3

Urban and industrial atmospheres, moderate sulphur dioxide pollution; coastal area with low salinity

城市和工业环境，二氧化硫污染适中; 沿海地区盐度低

C4

Industrial areas and coastal areas with moderate salinity

工业区和盐度适中的沿海地区

C5

Industrial areas with high humidity and aggressive atmosphere and coastal areas with high salinity

高湿度和侵蚀性气候的工业区和高盐度的沿海地区

可以从现场访问中获得有助于做出判断的进一步信息，以评估桥位置的性质。 应与当地主管部门联系，以确定未来的发展计划，以防它们可能影响环境。可以考虑用于临界情况的一种方法是在进行环境测试的同时继续设计耐候钢钢桥。 一旦获得测试数据，耐候钢钢桥的使用将被确认为令人满意，或者，如果不是，可以将设计修改为涂漆钢替代品，只需减去腐蚀余量并指定保护涂层系统。 但是，这种方法显然取决于计划的限制。

A34_Chieveley_2

力学性能

对于桥梁钢结构的设计，关注的关键机械性能是屈服强度、极限抗拉强度、延性和韧性。 耐候钢（EN 10025-5）和普通结构钢（EN 10025-2）的产品标准的比较表明，所有这些关键机械性能的规格要求是相同的。 因此，为了设计目的，耐候钢应被视为等同于普通结构钢。

截面损失

虽然耐候钢的腐蚀速率远低于普通结构钢，但腐蚀表面层的损失不容忽视。 通过在每个暴露表面提供额外的厚度，高于满足结构设计验证所需的厚度，这样来考虑耐候钢损失。要增加的厚度取决于环境的严重程度; 如果设计寿命为120年，建议使用以下参数。

Atmospheric corrosion classification (BS EN ISO 9223[5] )

Weathering steel environmental classification

Corrosion allowance

C1, C2, C3

Mild

1.0

C4, C5

Severe

1.5

(none)

Interior (box girders)

0.5

这些预留厚度不应包括在应力分析的有效部分中。 但是，进行结构的全局分析时，它们可以包含在部分属性中。

注：

• 经过除冰盐处理的高速公路上的桥梁应归类为“严重”；
• 允许量适用于所有结构元素，包括加劲板和支撑等；
• 允许范围适用于所有角焊缝和部分熔透对接焊缝
• 密封箱梁的内表面不需要设增厚余量
• 耐候高强栓不需要预留余量

Dalscone_Viaduct_2

疲劳

在耐候钢表面上存在小的腐蚀坑将导致未焊接、没有开孔和应力集中的构件的抗疲劳性略微降低。然而，焊接细节中固有的缺陷或缺陷导致疲劳寿命的显著降低（指与耐候钢中的凹坑相比），因此，耐候钢疲劳问题不必比普通结构钢更受关注。

螺栓连接

对于所有螺栓连接，应规定具有符合ASTM F3125、A325等级、3类或等同物的化学成分的耐候等级预拉螺栓、螺母和垫圈。滑动系数可以采用普通结构钢的滑移系数，并且研究表明：在制备和组装之间，由于接合表面的气候作用而引起的生锈效应通常并不显著。

螺栓连接不可避免地引入重叠板，以及裂缝的潜在问题。然而，通过采用以下指导，仔细设计接头将避免随后与裂缝相关的腐蚀风险。

使用柔性盖板确保良好的装配；

与边缘相邻的螺栓间距不应超过14t和175mm的较小值

螺栓中心线的边缘距离不应超过8t和125mm的较小值（其中t是较薄板的厚度）

如果不能满足此指导，则应使用合适的密封剂保护接头边缘。

伸缩缝

允许含有盐水流过梁端部的伸缩缝，已被确定为现有耐候钢钢桥劣化的主要原因之一。 因此，伸缩缝选择和细节需要仔细考虑。 理想情况下，应通过使用连续和整体结构来避免伸缩缝。 但是，如果伸缩缝是不可避免的，它们应远离梁的端部，并应提供一个真正的非金属排水系统，以避免任何钢结构泄漏的情况。 如果这不会减损桥梁的整体外观，也可以谨慎地将安装伸缩缝下方的梁端部直接油漆，油漆应选择颜色以匹配耐候钢成熟后的预期最终颜色。

Drip_Detail

耐候钢结构的排水

应详细考虑耐候钢钢桥，以确保钢结构的所有部分都能干燥。细节应该是为了避免水分和碎屑滞留，并确保足够的通风，应遵守以下良好做法：

* 焊缝细节打磨后可能导致不利于排水（留下水的陷阱）

* 在腹板加劲肋连接底板的角落处提供50mm半径的排水孔

* 如果加劲肋没有连接到底板，它们应该缩短（参见GN 2.05）

* 避免采用过于密集的梁，以帮助通风

* 避免重叠板、开口和裂缝，这些都可以通过毛细管作用吸收水分

* 在中承式铁路桥上，要采用混凝土包封至道渣底面，避免接触连续潮湿的道渣，并在腹板的顶面混凝土包封之上预留。

* 确保箱梁的腹板在底板下方延伸20mm，便于沿着腹板向下流动的水滴落，不会沿着底板延伸。

Cope_holes

对于钢梁顶部混凝土板的常见布置，应考虑提供宽阔的悬臂，具有良好的滴水细节，以防止梁受到风吹雨淋。此外，大梁上方桥面板的任何出口管应为非金属的，并且长度足够，以避免含盐水不会喷溅到钢结构表面上。

径流

最初几年，随着“绿锈”的发展，钢结构的径流将包含腐蚀产物，这些会污染下部结构和铺路砖。在腐蚀速率最高的最初几个月，风险最高。随着腐蚀速率的降低，生锈染色的风险也会降低，因此，在径流中腐蚀产物较少。

通过在梁的底板上提供滴水细节（诱导水从钢结构上滴落而不是沿其表面流动的构造细节），并确保支座处下部结构排水系统的干燥，可以避免这种潜在的问题。关键是管理排水，使得径流不会直接流过混凝土表面。

虽然有好的构造细节，耐候钢钢桥上不应发生锈蚀，但值得注意的是混凝土、石头和无釉砖难以清洁。因此，建议易受到污染的子结构采用可清洗的有机涂层密封；如果发生锈蚀污染，也便于采用商业产品进行清理。

过去人们一直担心在径流中的腐蚀产物污染周围植被、植物和水道的可能性。然而，由于腐蚀产物的性质，这不太可能发生。耐候钢主要是铁，其在潮湿的条件下溶解形成亚铁离子，然后将其氧化形成一系列的氢氧化铁和三氧化二铁。这些化合物具有短暂性质，并演变成更稳定的化合物，例如水合氧化铁。耐候钢中的少量合金元素有助于形成保护性化合物，例如，铜可以形成不溶性的羟基硫酸铜，它们在锈层中沉淀。镍也形成类似的化合物。

在最靠近基材的锈层中发现了铬和磷等其他元素，但它们无法自由地污染径流；因此，径流对周围的植被、植物或水道等没有不利影响。

Doveridge_Bypass

箱梁

箱梁很难密封，即使在连续焊接时也是如此。因此，如果不能保证密封，则存在水分进入的风险，存在由于积水而产生加速腐蚀的可能性。因此，许多设计师认为会发生一些外部环境水分的进入，并设计钢结构构造细节以允许自由排水。这一观点得到了欧标英国国家附件EN 1993-2的赞同。

只要箱内产生的任何水份都能有效地排出结构，在箱梁内部形成“清洁”冷凝水不太可能对耐候钢的腐蚀产生显着影响（无论外部环境是C3，C4还是C5）。

希望结构具备吐纳并允许空气流干燥湿润或潮湿的表面的能力。同样重要的还有内部横隔板和加劲肋等细节构造，要在最低点能立即排出积水。开口应足够大，以免堵塞，但不允许设很大的通风孔，以避免吸入外部大气。建议使用不腐蚀材料的排水管，来确保任何含有腐蚀产物的水从外表面移开，特别是那些容易被污染的吸收性材料如混凝土。还建议使用格栅或网格来防止鸟类和啮齿动物进入结构的内部腔室。

与其他材料之间的接触

钢和混凝土之间的界面应使用适当的密封剂密封，以防止水分进入。例子如：顶部翼缘板的边缘、整体式桥梁伸入桥台端墙的梁段。如果有足够深度的混凝土保护层以满足所需的耐久性，则不必对混凝土包裹的钢构件进行涂漆。

Interfaces_Concrete密封胶和滴水细节在整体式桥梁桥台

与电镀异种金属部件的连接，例如镀锌螺栓，应予以避免，否则存在加速局部腐蚀的风险。发生双金属腐蚀条件是：两种不同的金属需要彼此直接电接触，两者之间有电解质。影响双金属腐蚀的因素是电解质的性质和导电性、阳极和阴极金属的相对表面积以及电池中的相应位置。

对于大多数耐候钢桥，就这种效应而言，唯一需要考虑的领域是钢梁与结构支座之间的连接。

对于在普通结构钢支座上耐候钢钢梁的情况，两种金属的反应性之间没有显着差异，并且由于普通结构钢支座已经涂漆，不与电解质接触，因此不太可能发生双金属腐蚀。

对于在不锈钢支座上耐候钢钢梁的情况，两种金属的反应性之间存在显着差异，并且由于两种金属都未涂覆，因此有可能与电解质接触。然而，与小型不锈钢支座相比，耐候钢的表面积（其将优先腐蚀不锈钢）是巨大的。此外，支座通常是遮蔽的，因此很少存在电解质。因此，双金属腐蚀的水平不太可能非常显著。

Interfaces_Metal

但是，建议密封不锈钢支座和耐候钢锥形支座板之间的界面，这会降低局部双金属腐蚀的水平。密封剂消除了与裂缝相关的加速腐蚀的风险，并有效地断开了电路，降低了双金属腐蚀水平。如果电路完整，水膜必须从支座延伸到密封剂的表面上并延伸到锥形板上。

与人的接触

Interfaces_People

在锈蚀成的早期阶段，如果公众依靠或刷过钢结构，则存在腐蚀产物可能污染衣服的风险。随着锈蚀时间的推移，这种风险将会降低，但它始终存在。腐蚀产物污染衣物的可能性取决于“绿锈”的性质。粘附的细粒“锈绿”不太可能污染衣物，而粗的铁锈颗粒更容易剥落。值得注意的是，耐候钢的表面纹理与粗砂纸的表面纹理之间可能存在相似之处。因此，存在接触也可能对衣物造成磨损的风险。

Angel_of_the_North

Lincluden_Viaduct

因此，需要仔细设计扶手或其他障碍物的构造细节，以尽量减少公共和耐候钢之间接触的风险；可采用木扶手或涂漆钢扶手或镀锌钢扶手。请注意，为了避免双金属腐蚀，金属扶手必须与耐候钢隔离。

然而，有些情况下，暴露的耐候钢表面与公众必须接触，这需要在耐候钢表面进行“抛光”，例如，人们喜欢坐在'北方天使'的脚下。

制造与安装问题

焊接连接

所有接头，包括角焊缝，都应连续焊接，以避免水分和腐蚀陷阱，如裂缝。结构耐候钢的焊接类似于传统结构钢的焊接，但耐候钢通常具有较高的碳当量值（CEV），在根据EN 1011-2 研究焊接工艺规范时需要考虑这一点。

BS EN 1090-2 对钢结构的执行要求是耐候钢焊接应使用“匹配”消耗品（见下表）。 与焊条相关的术语“匹配”有点误导。 实际上，它意味着焊条形成的焊缝与母材相似的方式耐候。

焊材匹配方案表

Process

No.

Option 1

Option 2

Option 3

Manual Metal Arc (MMA)

111

≥ 0.4% Cu + other alloy elements

2.5% Ni

1% Cr, 0.5% Mo

Manual Active Gas (MAG)

135

Submerged Arc Welding (SAW)

121, 122

2% Ni

然而，在实践中已经表明，在某些情况下最好避免使用匹配焊条，因为所得到的焊接金属变得富含铜，并且如果焊接也受到限制，这可能导致困难。对于以下情况，应使用C-Mn耗材，因为耐候钢合金元素足够释放到焊池中以提供所需的耐腐蚀性：

• 使用SAW（121至125）和MAG（135和136）工艺，单道角焊接焊脚长度可达8 mm
• 对接焊缝采用每侧一次成形
• 平头对接焊缝采用SAW（121至125）的“穿通”（punch-through） 技术
• 注意，对于熔透8 mm焊脚角焊缝提供与普通10 mm角焊缝相当的强度。
• 前两种情况见公路工程规范第1805.5节。

对于多道角焊缝和对接焊缝，焊缝的主体可以使用C-Mn焊条制成，用“匹配”焊条盖面，但重要的是任何暴露的翼缘也应该用“匹配”焊条盖住。

然而，使用半自动SAW工艺和“匹配”焊条的多道对接焊缝给出了令人满意的结果。这种焊接通常用于腹板和翼缘板中的预装配对接，因此不受限制。这种对接板通常随后在焊接后切割成它们的最终形状，因此在整个焊缝厚度上具有完全耐候性是有用的。

剪力钉

接剪力钉并无耐候钢材质的，并且实际上不需要具有“耐候”特性，因为它们完全包裹在混凝土中。因此，传统的剪力钉可用于复合耐候钢板梁，并且使用与传统结构钢板梁相同的拉弧焊接工艺。然而，耐候钢通常具有较高的CEV，这在研究焊接工艺规程时需要考虑，并且可能导致需要在耐候钢板梁的顶部翼缘板上额外预热，特别是对于提供高散热性能的厚翼缘板。

螺栓连接

所有螺栓连接都应使用符合ASTM F3125，A325级，3级或等效标准的耐候等级高强螺栓、螺母和垫圈。应该使用“部分旋转法”拧紧它们。螺栓不适用于扭矩方法，BS EN 1090-2 禁止使用直接张力指示器（负载指示垫圈，DTI法），因为会产生裂缝，成为腐蚀陷阱。

喷砂清理至Sa2，符合最低标准BS EN ISO 8501-1 ，并应在制造后和现场交付之前进行，以协助形成均匀的锈蚀。应避免使用油漆、蜡或蜡笔等在制造和安装过程中标记钢结构，因为这些难以清除，并会干扰耐候过程。注意，水基涂料可用于标记，因为它在喷砂清理期间易于除去。

安装

现场应小心存放和处理钢结构，以确保不会损坏发展中的铁锈。虽然“锈绿“将重新形成，但在此之前它将显得不均匀。此外，应避免从桥面板混凝土操作中进行灌浆，因为它们会对钢结构产生不利影响，并且可能需要在现场安装后进行最后的喷砂清理。在施工期间，应保护桥墩和桥台免受锈蚀，因为“铜锈”是通过将它们包裹在保护膜中形成的，直到进行最后的施工检查。

Shiremoor_Bypass

注解：部分旋转法

部分旋转法是高强螺栓施拧的一种方法，类似于组合方法，更大程度上依赖于旋转而更少依赖于扭矩。 因为它主要依靠旋转来实现特定应变，并因此实现预加载，所以该方法不适用K1或K2类组件。 “公路工程规范”中规定的方法已经针对尺寸为M24和M30的8.8级螺栓进行了验证。 通过部分转弯方法收紧包括两个步骤： 1.使用扭矩扳手进行第一次拧紧步骤。 扳手根据下表设定扭矩值。 在开始第二步之前，必须在一个连接中完成所有螺栓的第一步。

部分旋转法初始扭矩要求

名义尺寸（mm）

螺旋扭矩要求

± 10% (Nm)

24

270

30

460

第二个最终拧紧步骤，其中将指定的部分旋转应用到螺栓组件。 在第一步之后，永久地标记螺母相对于螺栓螺纹的位置，从而可以容易地确定螺母在该第二步骤中相对于螺纹的最终旋转量。 第二步是根据下面给出的值。

待连接部件的总标称厚度“t”（包括所有封隔器和垫圈）

在拧紧的第二阶段期间应采用的旋转量

角度

旋转量

t ≤ 160 mm

180

½

部分旋转法的主要优点是它是一种应变控制方法，因此几乎完全独立于螺母和螺栓组件的摩擦和扭矩特性。部分转弯方法引起一个特定的应变（与零件旋转量和螺距相关），该应变远远超过弹性极限，并使螺栓进入荷载伸长率曲线相对平坦的区域，从而导致螺栓的预加载荷仅有微小的变化（误差）。

这种一致性为钢结构承包商和客户提供以下好处：

可预测性：预应力总是超过规定的最小值

可靠性：易于控制和现场监督

经济性：现场无校准，减少返工风险，降低成本

多功能性：适用于非合金钢和耐候钢桥

检查

使用螺栓的成本的很大一部分与检查有关。这是有效使用高强螺栓的关键，因此应严格按照BS EN 1090-2 的要求进行，或者根据公路工程规范的规定采用部分旋转法。

涂装

英国有一些案例，因美学原因，部分耐候钢钢桥外梁的外表面已被涂漆。 然而，美学论证是主观的，并且对耐候钢进行涂漆会增加结构的成本和未来的维护要求。 在某些情况下，外表面的涂漆对于允许在大气环境中使用耐候钢是必不可少的，否则会妨碍材料的使用，如海洋环境中箱梁的外表面。

在需要涂漆耐候钢的地方，应使用与普通结构钢相似的油漆涂料和类似的表面处理。 新型耐候钢上涂料的预期寿命至少相当于普通结构钢上相同涂料的寿命，甚至可以认为寿命会更长，因为耐候钢将抵抗受损油漆区域下的任何缓慢进行的腐蚀。

overidge_Bypass

检查、监控和维护

所有桥梁都需要例行检查，监控和不定期维护，以确保满意的性能。在这方面，耐候钢钢桥也不例外。但是，重要的是要尽早识别这些桥梁偶尔易发的任何具体问题，以便采取适当的补救措施。

桥梁检查

耐候钢钢桥的视觉检查应由经验丰富的检查员至少每两年进行一次。 “绿锈”的表面状况是性能的良好指标。附着的细粒铁锈“绿锈”表明腐蚀以可接受的速率进行，而粗糙的层状锈层和剥落表明不可接受的耐候钢性能。在视觉检查中需要寻找潜在问题的其他迹象，需要调查的领域包括：

• 伸缩缝泄漏
• 积累污垢或碎屑
• 由于植被过度生长，表面会留下水分
• 排水系统故障
• 混凝土/钢界面密封胶的劣化
• 螺栓连接处的腐蚀产物过多
• 如果目视检查发现任何严重问题，应追查原因并尽快纠正问题。

监测钢板厚度

耐候钢钢桥的腐蚀速率应每6年监测一次，通过测量结构上特定临界点的剩余钢材厚度。这些点应在竣工图纸或桥梁维护手册中定义。还应记录在施工期结束时进行的原始测量厚度。

如果在18年的时间之后，结构寿命期间的截面损失超过原始预留量，则可能需要采取补救措施。建议采用18年这一年限，因为最初腐蚀速率很高，“绿锈”形成，然后减慢到更具特征的速度。

应使用专业的便携式超声波设备进行钢材厚度测量，该设备不会损坏保护性锈蚀“绿锈”。典型的仪器具有体积小、重量轻、电池供电并具有数字显示器（例如Cygnus 2仪器）等特点。这些仪器需要使用耦合剂材料，将来自探头的信号通过绿锈传递到钢中；水性的或易于除去的材料，例如壁纸膏或甘油，可以有效地做到这一点。这种仪器精确到+/- 0.1毫米。

Cygnus_2_gauge

例行维修

在可行的情况下，应通过低压水洗定期清洁被大量积累的鸟粪、污垢或碎屑污染的表面，注意不要破坏保护性“绿锈”。如果观察到鸟粪持续积累，则应采取措施阻止鸟类栖息在结构上。

在除冰期结束时，如果在实践中发现氯化物会对“绿锈”稳定性产生不利影响并导致过度腐蚀，须进行清洗，这种清洁应每年进行一次。

应移除悬垂的植被，避免导致连续潮湿，并应定期清理排水系统。任何泄漏都应追溯到其来源，并且应修理或更换排水系统或接头。最后，如果有证据表明在螺栓连接处有裂缝，则应使用适当的密封剂密封接头的边缘。

Westgate_Bridge

补救措施

如果耐候钢钢桥不能令人满意地进行防腐，则可以进行修复。钢结构可以进行喷砂清理，去除锈蚀“绿锈”并使用与普通结构钢桥相似的涂漆系统进行涂漆（仅受影响的部分或整个结构）。或者，钢结构可以通过专有的外壳系统进行保护。

注意，为了实现涂料涂层的预期预期寿命，进行正确的表面处理至关重要。这通常需要湿式喷砂清理，因为难以从表面上的腐蚀坑底部除去所有可溶性盐。