1961年6月,在日本兵庫(kù)縣連接蘆屋市和有馬溫泉的蘆有道路上修建了一座鋁合金橋梁——金慶橋。該橋是日本首座采用焊接和鉚接的鋁合金橋梁,也是目前日本現(xiàn)存時(shí)間最長(zhǎng)的鋁合金橋梁。橋長(zhǎng)20.6 m,跨徑20 m,橋面寬7.12~8.16 m,縱向坡度5%,橫向坡度1.4%~6%。設(shè)4道主縱梁,主縱梁中心間距3×2 020 mm=6 060 mm,梁間設(shè)剪刀撐和橫梁。鋼筋混凝土橋面板厚17 cm,瀝青混凝土鋪裝層厚5 cm,護(hù)欄為鋁合金制。該橋主要材料為耐腐蝕鋁合金(舊標(biāo)準(zhǔn)jis h 4104a2p7-f,相當(dāng)于現(xiàn)在的a5083)軋制材料。鋁合金構(gòu)件的連接采用mig焊接及鉚接,容許抗拉強(qiáng)度為88 mpa,抗壓強(qiáng)度為83 mpa。
橋址位于距有馬溫泉步行約30 min的六甲山的河谷附近。內(nèi)陸空氣中鹽分較少,但由于冬季使用防凍劑,且河谷濕氣滯留在橋梁附近,加上橋梁外表接觸雨水,所處環(huán)境比較惡劣。該橋在工廠涂裝了丙烯樹脂系涂料,在施工現(xiàn)場(chǎng)外表面又涂裝了面漆(鄰苯二甲酸樹脂系涂料)。為防止異種金屬接觸腐蝕,在鋼剪力鍵和鋁合金主梁上翼緣間插入1 mm厚的鋅板,用鋁合金鉚釘緊固。在鉚釘和鋼剪力鍵的接觸部位,鉚釘頭涂裝后再進(jìn)行瀝青涂裝,現(xiàn)場(chǎng)施工后,瀝青涂料厚約3 mm,確保了鋁合金主梁上翼緣頂部和混凝土橋面板絕緣。鋼制伸縮縫的絕緣也采用了同樣的方法,但為方便現(xiàn)場(chǎng)安裝,采用鍍鋅鋼螺栓替代鋁合金鉚釘。支座采用鑄鐵支座,因此在鋁合金主梁翼緣和鋼制底板間插入鋅板,采用鋁合金的平頭鉚釘及鍍鋅螺栓固定。
橋梁主體結(jié)構(gòu)從建成至今未維修過(guò)。近幾年,該橋年交通量達(dá)803 853輛,通行的大型車輛約占2.6%。為調(diào)查該橋的運(yùn)營(yíng)狀況,從2007年開始,每隔5年調(diào)查1次。2017年3月27日進(jìn)行了外觀調(diào)查、腐蝕深度測(cè)量、附著鹽分測(cè)量3項(xiàng)調(diào)查。調(diào)查結(jié)果如下:
(1)主梁。最外側(cè)的2道主梁的外側(cè)現(xiàn)場(chǎng)涂裝的面漆(鄰苯二甲酸樹脂系涂料)已經(jīng)沒(méi)有了,外表面輕微腐蝕,雨水痕跡處散布黑斑狀的細(xì)小點(diǎn)蝕。內(nèi)側(cè)面比外表面腐蝕面積大些,腐蝕深度為0.1~0.2 mm,與2007年、2012年的調(diào)查結(jié)果相差不多。
(2)主梁橋面板接觸部位。主梁和橋面板的連接部位沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常,沒(méi)有異種金屬接觸腐蝕的痕跡。
(3)下翼緣。下翼緣下面有白色附著物,有若干腐蝕生成物。焊接部位和周邊的熱影響部位沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常,這些部位濕氣難以停留,因此腐蝕進(jìn)度相對(duì)緩慢。
(4)橫梁、剪刀撐及連接部位。橫梁和剪刀撐發(fā)生大面積腐蝕(腐蝕面積5%~25%),焊接部位和鉚接部位保持健全狀態(tài),沒(méi)有腐蝕導(dǎo)致的裂縫和變形。剪刀撐腐蝕深度約為0.62 mm,比其它部位腐蝕嚴(yán)重些,但還不影響結(jié)構(gòu)性能。橫梁、剪刀撐上易堆積塵埃,腐蝕進(jìn)度相對(duì)快些。
(5)鋼構(gòu)件。鋼制伸縮縫、鋼制支座、鋼制排水管腐蝕損傷,蘆屋側(cè)橋臺(tái)混凝土開裂,需要進(jìn)行更換維修。
綜合以上可知,鋁合金制主梁、腹板、剪刀撐、橫梁以及這些構(gòu)件的連接部位(焊接、鉚接部位)雖然有大范圍細(xì)小的點(diǎn)蝕,但腐蝕深度淺,從2007年到現(xiàn)在腐蝕程度幾乎沒(méi)有加深。另外焊接部位和鉚接部位沒(méi)有腐蝕導(dǎo)致的裂縫和變形。這次調(diào)查結(jié)果顯示,鋁合金材料具有很強(qiáng)的長(zhǎng)期耐久性。由于鋼構(gòu)件需要定期重新涂裝,考慮維修養(yǎng)護(hù)成本,鋁合金材料比鋼材料具有明顯的優(yōu)勢(shì)。