發(fā)布時間：2017-06-30 04:14

  本文關(guān)鍵詞：腐蝕對橋梁纜索用鍍鋅鋼絲力學(xué)性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：橋梁纜索鋼絲腐蝕后,造成鋼絲的力學(xué)性能和疲勞性能降低,給橋梁安全運營帶來隱患,根據(jù)鋼絲腐蝕后的力學(xué)性能變化特征,制定合理的養(yǎng)護(hù)措施,以確保纜索的使用壽命。為此本研究對在役橋梁更換的纜索鋼絲進(jìn)行幾何檢測分析纜索鋼絲腐蝕表面的分布特征,基于統(tǒng)計分析理論,研究了纜索鋼絲表面腐蝕的分布規(guī)律。通過電化學(xué)試驗,研究溫度對鍍鋅鋼絲腐蝕電位及腐蝕電流的影響。對腐蝕后的鋼絲進(jìn)行靜載拉伸試驗、扭轉(zhuǎn)試驗等研究了腐蝕對鋼絲力學(xué)性能的影響。通過對鋼絲的疲勞試驗,研究了不同的腐蝕坑尺寸對疲勞裂紋的影響,并最終對橋梁鋼絲的疲勞壽命預(yù)估模型進(jìn)行推演,對鍍鋅鋼絲的疲勞壽命進(jìn)行評估。橋梁纜索鍍鋅鋼絲腐蝕尺寸統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)對于實際腐蝕深度及平均腐蝕深度采用廣義極值分布擬合,而腐蝕寬度及長度則采用對數(shù)正態(tài)分布擬合。擬合后可使實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)落在擬合分布范圍內(nèi),從而獲得較好的擬合效果。實際腐蝕尺寸與平均腐蝕深度之間不存在明確的函數(shù)關(guān)系。Zn對鋼絲具有犧牲陽極保護(hù)作用,較小的溫度變化對腐蝕電位略有影響,對腐蝕電流幾乎無影響。通過有限元子模型分析法,對帶有表面裂紋的腐蝕鋼絲進(jìn)行了應(yīng)力強度因子分析,擬合得出了橋梁用腐蝕鋼絲的應(yīng)力強度因子形狀修正系數(shù)的表達(dá)式�；诰�彈性理論對腐蝕鋼絲的剩余強度進(jìn)行估算,得出腐蝕坑等效為表面裂紋后的腐蝕鋼絲應(yīng)力強度因子表達(dá)式和腐蝕鋼絲剩余強度表達(dá)式。通過大量的疲勞試驗,獲得了不同狀態(tài)鋼絲的S-N曲線,并通過Basquin方程擬合出它們的疲勞曲線方程。對鋼絲疲勞壽命預(yù)測結(jié)果表明,在不考慮其它因素的情況下,按照125MPa汽車載荷幅和纜索3.5Hz振動,新鋼絲疲勞壽命約為25.5年。固定應(yīng)力比保持不變,對帶有預(yù)制不同尺寸的疲勞裂紋鋼絲進(jìn)行疲勞試驗,當(dāng)腐蝕坑深度不變腐蝕坑的長度尺寸和疲勞次數(shù)成正比;當(dāng)腐蝕坑的長度不變時腐蝕坑的深度尺寸與疲勞次數(shù)成反比。橋梁鋼絲表面腐蝕的出現(xiàn)將顯著縮短鋼絲疲勞的產(chǎn)生時間,從而導(dǎo)致橋梁鋼絲的疲勞壽命大大降低。因此增強橋梁鋼絲抵抗腐蝕的能力,是提高整個橋梁纜索系統(tǒng)抗疲勞的關(guān)鍵。
【關(guān)鍵詞】：纜索鋼絲 腐蝕 表面特征 力學(xué)性能 疲勞性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441;U443.38
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 引言10-11
• 1.2 纜索鋼絲的生產(chǎn)工藝11-13
• 1.2.1 橋梁用鋼絲的成分及性能要求11-12
• 1.2.2 鋼絲的生產(chǎn)工藝12-13
• 1.3 橋梁纜索的防腐體系13-16
• 1.3.1 懸索橋主纜防腐體系應(yīng)用發(fā)展13-15
• 1.3.2 斜拉橋拉索防腐體系應(yīng)用發(fā)展15-16
• 1.4 橋梁纜索鋼絲腐蝕疲勞研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 纜索鋼絲耐腐蝕性能研究16-17
• 1.4.2 鍍鋅鋼絲腐蝕機(jī)理17-19
• 1.4.3 纜索鋼絲力學(xué)性能研究19-20
• 1.5 國內(nèi)外橋梁纜索的現(xiàn)狀20-23
• 1.5.1 橋梁纜索使用現(xiàn)狀20-21
• 1.5.2 纜索鋼絲銹蝕原因21-23
• 1.6 本文的研究目的及意義23-25
• 第2章 材料與研究方法25-30
• 2.1 材料25
• 2.2 鋼絲試樣顯微組織分析25-26
• 2.2.1 金相試驗(OM)25-26
• 2.2.2 掃描電鏡(SEM)26
• 2.3 腐蝕性能26-28
• 2.3.1 鹽霧試驗26-27
• 2.3.2 鍍層損失率27-28
• 2.3.3 電化學(xué)試驗28
• 2.4 力學(xué)性能測試28-30
• 2.4.1 拉伸試驗28
• 2.4.2 疲勞試驗28-30
• 第3章 橋梁纜索鋼絲腐蝕形態(tài)與統(tǒng)計分析30-46
• 3.1 橋梁纜索鋼絲自然腐蝕條件下形態(tài)檢測30-31
• 3.1.1 自然腐蝕鋼絲試件幾何形態(tài)檢測前處理30-31
• 3.1.2 鋼絲腐蝕幾何形態(tài)檢測31
• 3.2 自然腐蝕條件下鋼絲表面幾何形態(tài)特征31-40
• 3.2.1 鍍鋅鋼絲表面腐蝕幾何形態(tài)特征31-32
• 3.2.2 鍍鋅鋼絲腐蝕形態(tài)尺寸統(tǒng)計分析32-33
• 3.2.3 鋼絲腐蝕幾何形態(tài)尺寸的概率分布33-38
• 3.2.4 鍍鋅鋼絲腐蝕幾何參數(shù)與均勻腐蝕深度的相關(guān)性38-40
• 3.3 橋梁纜索鋼絲鹽霧腐蝕條件下形態(tài)40-44
• 3.3.1 纜索鋼絲人工腐蝕質(zhì)量損失表征40-42
• 3.3.2 鹽霧腐蝕條件下鋼絲表面形貌42-43
• 3.3.3 自然腐蝕與鹽霧腐蝕條件下鋼絲形貌對比43-44
• 3.4 纜索鋼絲電化學(xué)腐蝕44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 腐蝕對橋梁纜索鋼絲靜載力學(xué)性能的影響46-63
• 4.1 引言46
• 4.2 SWRS82B鍍鋅鋼絲的金相組織46-47
• 4.3 腐蝕鋼絲靜載拉伸試驗47-54
• 4.3.1 腐蝕前后鋼絲的拉伸行為47-50
• 4.3.2 腐蝕鋼絲靜載力學(xué)性能統(tǒng)計分析50-52
• 4.3.3 腐蝕鋼絲拉伸斷口分析52-53
• 4.3.4 腐蝕鋼絲扭轉(zhuǎn)試驗分析53-54
• 4.4 基于應(yīng)力強度因子的微觀損傷模型54-62
• 4.4.1 應(yīng)力強度因子基本模型55-56
• 4.4.2 子模型法計算帶表面裂紋鋼絲的應(yīng)力強度因子56-61
• 4.4.3 腐蝕鋼絲剩余強度計算61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第5章 腐蝕對橋梁纜索鋼絲高周疲勞行為影響63-80
• 5.1 引言63
• 5.2 預(yù)制鋼絲的疲勞行為63-72
• 5.2.1 鋼絲的預(yù)處理63-67
• 5.2.2 鋼絲疲勞行為分析67-72
• 5.3 橋梁鋼絲疲勞斷口分析72-74
• 5.3.1 橋梁鋼絲疲勞斷口宏觀形貌分析72-73
• 5.3.2 橋梁鋼絲疲勞斷口微觀形貌分析73-74
• 5.4 橋梁鋼絲腐蝕后疲勞壽命評估74-78
• 5.4.1 橋梁鋼絲鍍鋅層腐蝕時間75-76
• 5.4.2 橋梁鋼絲基體腐蝕坑的萌生時間76
• 5.4.3 橋梁鋼絲腐蝕坑擴(kuò)展及短裂紋形成時間76-77
• 5.4.4 橋梁鋼絲短裂紋擴(kuò)展時間77-78
• 5.4.5 橋梁鋼絲長裂紋擴(kuò)展時間78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 附錄85-89
• 致謝89-90
• 個人簡歷90

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本文編號：500552