一个县城的跨河桥,两侧人行道装了镀锌钢管栏杆,立柱 76 毫米、横管 60 毫米,壁厚 3.0,安装的时候看着挺精神,白亮亮的。
两年后巡查发现,靠水一侧的立柱根部一圈锈,用手一按,管壁薄得能按出坑。把立柱拆下来锯开,管子里积了半管泥水,内壁锈得比外面厉害。
维修队提了个方案:换成不锈钢。造价翻三倍。业主问,镀锌管到底能不能用在桥上。
先要把两件事分开:这座桥上装的是人行栏杆,不是防撞护栏。这两个东西的受力逻辑、材料、验收标准完全不同,混着谈就会得出错误结论。

人行栏杆管的是「人别掉下去」。它的设计荷载是人群靠、扶、挤产生的水平力,量级在每米几千牛。
防撞护栏管的是「车别冲出去」。它的设计输入是一辆一到几十吨的车,以几十公里时速撞上来,要吸收几十到几百千焦的能量,还要把车导回正常行驶方向。
公路防撞护栏的等级分 A、B、SB、SA、SS、HA、HB 几档,依据是 JTG D81-2017《公路交通安全设施设计规范》。常用的是波形梁护栏,由波形钢板梁、立柱、防阻块组成,靠梁的塑性变形和立柱在土里的拔出、转动来吸能。
波形梁护栏的构件标准是 GB/T 31439.1-2015《波形梁钢护栏 第 1 部分:两波形梁钢护栏》,对波形梁板和立柱的热浸镀锌层附着量有明确要求,不低于 600 克每平方米,折成厚度约 85 微米。
所以「桥梁护栏能不能用镀锌管」这句话,如果指的是防撞护栏,答案是:不能用镀锌管代替波形梁或者混凝土墙。镀锌管是圆管,碰撞时接触面小、变形模式差、连接点容易撕开,吸能能力远不如波形梁。
如果指的是人行栏杆,答案是:可以用,而且大量在用,问题出在构造和维护上。
公路桥梁的栏杆荷载,按 JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》取:竖向荷载 1.2 千牛每米,水平荷载 2.5 千牛每米,都作用在栏杆顶部。城市桥梁按 CJJ 11-2011《城市桥梁设计规范》,取值相近。
工业平台和厂区栏杆按 GB 4053.3-2009《固定式钢梯及平台安全要求 第 3 部分:工业防护栏杆及钢平台》,顶部水平荷载取 1.0 千牛每米,高度 1050 毫米。桥梁的取值比工业高,因为桥上人多、拥挤。
按 2.5 千牛每米、立柱间距 2.0 米算,单根立柱顶部承受 5 千牛的水平力。立柱高度 1.1 米,底部固接,根部弯矩 5.5 千牛米。
76 毫米外径、3.0 壁厚的钢管,截面模量约 13.4 立方厘米,弯应力是 5.5 乘 10 的 6 次方除以 13.4 乘 10 的 3 次方,等于 410 兆帕。这个数已经超过 Q235 的屈服强度 235 兆帕。
所以 3.0 壁厚的 76 管,在 2 米间距下按规范荷载算是不够的。要么把间距缩到 1.2 米,要么把壁厚加到 4.5,要么把管径提到 89 或者 114。
实际工程上常见的配置是:立柱 89×4.0,间距 1.5 米;横管 60×3.0 两道,竖杆 25×2.0,间距 110 毫米。这个配置在 1.5 米间距下,立柱根部应力约 230 兆帕,刚好在屈服点附近,富余不大,所以要按 Q235 的实际负差复核。
方管做栏杆的算法跟圆管一样,只是截面模量不同。镀锌方管做栏杆,壁厚够不够 里用 40×40×2.0 算过 1 千牛每米的工况,可以对照着看差距。
第一是除冰盐。北方桥面冬天撒盐,氯离子随雪水飞溅到栏杆上,栏杆下部和靠车行道那一侧最先锈。氯离子会破坏锌层的钝化膜,局部形成点蚀坑,坑一旦形成就往里钻。
第二是干湿交替。桥面栏杆每天经历露水、雨水、日晒,湿润和干燥反复切换。锌在干湿交替条件下的腐蚀速率,比长期浸水或者长期干燥都高,因为氧气供应充足,腐蚀产物又不断被冲走。
第三是立柱管内积水。这一条最要命。立柱是一根下端封死、上端开口的管子,雨水从顶部开口进去,出不来,常年积在底部。管内的水不流动、不蒸发,还带着从空气里溶进去的二氧化碳和氯离子,形成一个浓缩的腐蚀环境。
按 ISO 9223 的腐蚀性分级,桥梁栏杆所处的位置介于 C5 和 CX 之间。锌的年腐蚀速率在 C5 是 4.2 到 8.4 微米,取中值 6 微米。85 微米的锌层,理论寿命十四年。
但立柱根部管内积水的地方,腐蚀速率能到每年 30 到 60 微米,85 微米撑一年半到三年。前面那个县城桥梁两年锈穿,就是这个数。
第一个,立柱顶部要封。顶端加一个塑料塞或者焊一块封板,把管口封住。这一件事花不了几块钱,能把管内积水这条路断掉。封板焊完要补锌,不能留裸边。
第二个,立柱底部要留排水孔。有些设计要在立柱底部留孔排水,孔径 10 毫米,开在靠人行道内侧、离地 20 毫米的位置,避开视线。孔口打磨去毛刺,补锌。
第三个,柱脚不要窝水。立柱坐在预埋钢板上,底板比立柱宽一圈,四周形成一个小台阶,雨水就积在台阶上。做法是底板四周用水泥砂浆抹 1:2 的坡,或者底板开坡口让水顺着流走。
第四个,焊缝和切口要补锌。栏杆的横管和立柱连接多用焊接,焊完锌层烧掉一圈。补锌用富锌漆,干膜厚度不低于 80 微米,涂之前把焊渣清干净。切口、钻孔的内壁也要补,这些地方最容易漏。
第五个,不同金属要绝缘。不锈钢立柱配镀锌横管,或者铝合金扶手配钢立柱,接触面会发生电偶腐蚀,锌侧被加速消耗。中间加绝缘垫片,或者干脆用同一种材料。这一条在 码头上的镀锌管,怎么防盐雾 里讲过原理。
热镀锌钢管栏杆,按 89×4.0 立柱、1.5 米间距,含加工和安装,每米造价大概 300 到 450 元。做得好,寿命十二年左右,中途补漆两到三次。
304 不锈钢栏杆,同样规格,每米造价 900 到 1300 元。在桥梁环境里,304 遇到氯离子也会点蚀,尤其是焊缝附近,寿命不一定比镀锌长多少。
316 不锈钢好一些,含钼,抗氯离子点蚀能力强,每米造价 1400 到 2000 元。
按三十年周期算总账:镀锌方案初始 400 元每米,中间大修一次(拆换立柱、补漆)按 200 元每米,总投入 600 元。不锈钢方案初始 1100 元,基本免维护,总投入 1100 元。
镀锌方案便宜四成,但前提是构造做对。构造做错,三年换一遍立柱,三十年的账就翻上去了。所以讨论材料之前,先把顶部封堵、底部排水、柱脚排水这三件事定下来。
还有一种折中做法:立柱和横管用热镀锌,扶手用铝合金或者不锈钢。扶手是人手经常摸的地方,锌层磨损快,换掉这一根,观感和手感都提升,成本增加有限。
进场查三样:镀层厚度、壁厚、外观。镀层用磁性测厚仪,每根立柱测三点,平均不低于 70 微米;壁厚用超声波测厚仪,注意负偏差;外观查有没有漏镀、起皮、锌瘤。
安装查三样:立柱垂直度、间距、节点。垂直度偏差不大于柱高的千分之三;间距偏差不大于 10 毫米;节点螺栓要加垫圈,拧紧后外露两到三扣。
养护查一个地方:立柱根部。每年入冬前和开春后各查一次,用手电照柱脚,看有没有锈迹、有没有积水、排水孔堵没堵。发现锈点,打磨到露金属,补富锌漆,别等锈穿了再换。
锌层还剩多少,可以用测厚仪读,也可以按 镀锌管能用多少年,看锌层和环境 里的分档方法估。估出来剩余寿命低于五年,就该排大修计划了。
栏杆用的圆管、方管、立柱底座、封口塞、连接件,规格碎、批量小,桥梁项目还常常要求镀层加厚。把栏杆形式、立柱间距、管径壁厚、镀层要求、环境等级列清楚发到钢管动力,做管材和栏杆加工的厂能按图报价,也能说清加厚镀层要不要排产。
桥梁防撞护栏能用镀锌管做吗?
不能用镀锌管代替。防撞护栏要吸收几十到几百千焦的碰撞能量,靠波形钢板梁的塑性变形和立柱拔出吸能,等级按 JTG D81-2017 分 A 到 HB 几档。镀锌圆管接触面小、变形模式差、节点易撕开,吸能能力不够。
人行栏杆的立柱,壁厚和间距怎么配?
按 JTG D60-2015,栏杆顶部水平荷载 2.5 千牛每米。76×3.0 立柱在 2 米间距下根部应力约 410 兆帕,超过 Q235 屈服强度,不够用。常见配置是 89×4.0 立柱、间距 1.5 米,或 76 管把间距缩到 1.2 米。
桥上栏杆为什么比岸上烂得快?
三个原因:除冰盐带来氯离子破坏锌层钝化膜;干湿交替让腐蚀速率高于长期浸水或长期干燥;立柱管内积水形成浓缩腐蚀环境,根部速率可达每年 30 到 60 微米,85 微米锌层撑一年半到三年。
立柱顶部要不要封口?
必须封。立柱上端开口,雨水进去出不来,常年积在底部,管内壁从里往外锈穿。加塑料塞或者焊封板,成本很低。底部如需排水,可在离地 20 毫米处开 10 毫米排水孔并补锌。
镀锌栏杆和不锈钢栏杆,三十年哪个便宜?
构造做对的前提下镀锌便宜。按每米算,热镀锌 300 到 450 元,中途大修一次约 200 元,三十年总投入约 600 元;304 不锈钢 900 到 1300 元且焊缝处仍会点蚀。构造做错,镀锌三年换一遍立柱,账就翻上去了。
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