斜拉橋拉索的易腐蝕性和腐蝕后的難以更換性,一直困然著國內(nèi)外眾多學(xué)者。因此拉索的腐蝕損傷和防腐研究一直是斜拉橋研究的重點(diǎn)項(xiàng)目。目前,國內(nèi)外已經(jīng)開始對對斜拉橋拉索腐蝕進(jìn)行了大量的研究,但室內(nèi)加速腐蝕模擬試驗(yàn)主要是無荷載狀態(tài)或單一靜態(tài)荷載下的材料腐蝕試驗(yàn),針對交變荷載狀態(tài)下的腐蝕試驗(yàn)較少。本文依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《交變荷載與侵蝕環(huán)境耦合作用下斜拉索腐蝕疲勞損傷機(jī)理與壽命預(yù)測模型研究》(No.51478071)項(xiàng)目,分析了交變荷載對斜拉索的電化學(xué)腐蝕影響機(jī)理,主要研究工作與結(jié)論如下:(1)總結(jié)了現(xiàn)代斜拉橋拉索的五種主要構(gòu)造形式:平行鋼筋索、平行(半平行)鋼絲索、平行(半平行)鋼絞線索、單股鋼絞纜、封閉式鋼纜。分析了斜拉橋拉索腐蝕損傷主要類型為拉索護(hù)套損傷,錨頭損傷及拉索鋼絲腐蝕損傷,并探究其腐蝕損傷原因。重點(diǎn)分析了拉索鋼絲均勻腐蝕、孔蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕四種形式和其相應(yīng)的損傷機(jī)理。(2)開展了拉索靜力荷載、交變荷載與電化學(xué)腐蝕耦合作用加速試驗(yàn)方法研究。通過反力實(shí)驗(yàn)臺(tái)和自錨式千斤頂對拉索施加靜力、交變荷載,交變荷載峰值、谷值、頻率通過通過橋梁實(shí)際運(yùn)營過程模擬及參考類似研究確定,電化學(xué)腐蝕通過自制電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)設(shè)備施加,且自制的電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)反應(yīng)設(shè)備能同時(shí)連接反力實(shí)驗(yàn)臺(tái)和自錨式千斤頂,實(shí)現(xiàn)荷載和電化學(xué)腐蝕的耦合。(3)從腐蝕鋼絲失重量、腐蝕鋼絲拉伸斷口、腐蝕鋼絲力學(xué)性能等方面探究腐蝕對拉索的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉索腐蝕程度隨腐蝕時(shí)間而增大,腐蝕對拉索的力學(xué)性能下降均有影響。拉索承受的荷載對腐蝕有促進(jìn)作用,且交變荷載的促進(jìn)作用大于靜態(tài)荷載的促進(jìn)作用。(4)建立腐蝕拉索鋼絲和整根拉索有限元模型。分析鋼絲均勻腐蝕與孔蝕的不同,結(jié)果表明均勻腐蝕程度越大,對鋼絲受力越不利。局部腐蝕的模擬分析結(jié)果表明隨著蝕坑半徑的增大,蝕坑處的應(yīng)力集中現(xiàn)象越嚴(yán)重。整根拉索的有限元模擬表明拉索的腐蝕會(huì)使拉索內(nèi)部鋼絲的應(yīng)力值重分配,使外層鋼絲應(yīng)力增大,內(nèi)層鋼絲應(yīng)力相對減小。
【學(xué)位單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U448.27
【部分圖文】：

第一章 緒 論1.1 研究背景我國橋梁建造的歷史悠久，古代有趙州橋，建造工藝比歐洲領(lǐng)先了整整一千多年[1]，近代有錢塘江大橋、南京長江大橋等，充分向世界展示了中國在橋梁建造方面的成就。近二十年來，隨著我們祖國的繁榮昌盛，經(jīng)濟(jì)的蒸蒸日上，各地的交通需求越來越強(qiáng)烈，因此越來越多的跨江、渡海大跨徑橋梁開始修建和通車，這些無不顯示著我國大跨徑橋梁建設(shè)已經(jīng)走在了世界的前列。斜拉橋作為大跨徑橋梁的一種，受到眾多橋梁愛好者、設(shè)計(jì)者、建設(shè)者的偏愛。比梁式橋跨越能力更大，比懸索橋經(jīng)濟(jì)性更好，具有跨越能力強(qiáng)、受力易分析、空氣動(dòng)力穩(wěn)定性好、構(gòu)造簡潔、橋型優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代大跨徑橋梁建設(shè)的首要選擇[2]。我國具有代表性的斜拉橋包括打破四項(xiàng)世界紀(jì)錄的蘇通長江大橋和具有六項(xiàng)世界之最的杭州灣跨海大橋等[3-4]。

第一章 緒 論1.1 研究背景我國橋梁建造的歷史悠久，古代有趙州橋，建造工藝比歐洲領(lǐng)先了整整一千多年[1]，近代有錢塘江大橋、南京長江大橋等，充分向世界展示了中國在橋梁建造方面的成就。近二十年來，隨著我們祖國的繁榮昌盛，經(jīng)濟(jì)的蒸蒸日上，各地的交通需求越來越強(qiáng)烈，因此越來越多的跨江、渡海大跨徑橋梁開始修建和通車，這些無不顯示著我國大跨徑橋梁建設(shè)已經(jīng)走在了世界的前列。斜拉橋作為大跨徑橋梁的一種，受到眾多橋梁愛好者、設(shè)計(jì)者、建設(shè)者的偏愛。比梁式橋跨越能力更大，比懸索橋經(jīng)濟(jì)性更好，具有跨越能力強(qiáng)、受力易分析、空氣動(dòng)力穩(wěn)定性好、構(gòu)造簡潔、橋型優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代大跨徑橋梁建設(shè)的首要選擇[2]。我國具有代表性的斜拉橋包括打破四項(xiàng)世界紀(jì)錄的蘇通長江大橋和具有六項(xiàng)世界之最的杭州灣跨海大橋等[3-4]。

圖 2.6 拉索護(hù)套橫向開裂 圖 2.7 拉索護(hù)套凹坑起皮圖 2.8 拉索護(hù)套環(huán)向開裂 圖 2.9 拉索護(hù)套縱向開裂對于拉索護(hù)套病害的產(chǎn)生，可以從以下幾個(gè)方面理解。首先，拉索護(hù)套在制作過程中可能就產(chǎn)生可材料各項(xiàng)屬性不均勻或不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象，拉索護(hù)套從廠家到橋梁處的運(yùn)輸過程也可能會(huì)對護(hù)套產(chǎn)生破壞，阿根廷的 Zarate brazo largo 橋就由于拉索護(hù)套在運(yùn)輸過程中是卷曲的，使護(hù)套卷曲內(nèi)測應(yīng)變高于外側(cè)應(yīng)變，最終導(dǎo)致了護(hù)套應(yīng)力開裂[32]。其次拉索護(hù)套長期暴露在大氣環(huán)境里，自然環(huán)境中的晝夜溫差、紫外線的直射、雨水的沖刷及腐蝕性氣體的存在等，都是導(dǎo)致護(hù)套開裂和老化的原因。

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