考虑局部腐蚀的圆钢管轴心受压试验研究

发布时间：2020-07-01 01:59

【摘要】：伴随着社会经济发展,钢结构以其优越的性能而得到了广泛的应用,钢结构的设计方法也因此而日渐成熟,但是相比之下,人们对钢结构的耐久性的认识水平相对较低,随着越来越多的钢结构建筑进入使用年限后期,对钢结构的耐久性的研究也日益迫切,为此需要对受腐蚀的钢结构的力学性能进行研究。目前对腐蚀钢材的研究主要为两个方面,一是对腐蚀发展规律的研究,二是对腐蚀钢构件的力学性能研究,圆钢管作为空间结构中常用的构件,人们对它的研究十分少见,而很多沿海结构或游泳馆受潮湿环境影响导致收到严重的腐蚀,而这种腐蚀通常发展不均匀,所以需要对受局部腐蚀的圆钢管的力学性能进行研究,为此本文开展了如下研究工作:为了得到各种尺寸的局部腐蚀试件,本文设计了室内加速腐蚀试验,加速腐蚀的方法是恒电流加速腐蚀法。通过法拉第定律计算腐蚀量,并将损失重量的实测值与理论值对比。由于圆钢管的稳定承载力属于压杆稳定问题,所以设计了轴心受压试验考察试件的极限承载力和变形情况。本文选取了1/4环向、1/2环向和全环向三种环向腐蚀率,并设置了3种长度的试件,研究环向腐蚀尺寸和长细比对试件极限承载力的影响。结果发现,环向腐蚀尺寸不同则局部失稳现象有差异,两种局部失稳的临界应力存在不同变化规律,局部失稳会对试件整体稳定产生深刻影响。本文选取了225mm、450mm和900mm三种纵向腐蚀尺寸,设置了3种长度的试件,三个纵向腐蚀尺寸为长度最短试件长度的1/4、1/2和1倍,研究纵向腐蚀尺寸和长细比对试件极限承载力的影响。试验发现纵向腐蚀尺寸增加会使局部失稳现象消失,且对承载力影响偏小。本文选取了7.5%、15%和30%三种腐蚀深度率,设置了3种长度的试件,研究腐蚀深度率和长细比对试件极限承载力的退化影响。结果表明腐蚀深度率对极限承载力影响显著,腐蚀深度率的增加会增大试件发生局部失稳现象的概率。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

圆钢管,金属表面,防腐涂料,大跨度结构

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文用于大跨度结构，例如体育场、厂房，结构长期暴露在阳光下，还会经常经历雨水冲刷，导致防腐涂料老化破损，逐渐失去对钢结构的防护作用；结构处于潮湿环境当中时，如沿海建筑、游泳馆等，气中的水分会在金属表面形成一层水膜，使得金属表面形成微电池，诱发严重的电化学腐蚀[2]。a) 圆管杆中位置腐蚀 b) 腐蚀分布不均匀

腐蚀装置

b) 装置实拍图图 2-1 腐蚀装置2.1.2 非腐蚀区域的保护方法相比于以往的通电加速腐蚀试验，本试验的需要对非腐蚀区域进行防锈处理，保证腐蚀在规定的区域发展，尽量减少甚至阻止非腐蚀区域发生锈蚀。为此需要对圆钢管侧壁喷涂防锈涂料，试验中使用的防锈涂料采用较为常见的铁红防锈漆，圆钢管总共进行三遍喷漆，以保证油漆质量。虽然防锈漆能够对有效减少非腐蚀区域的锈蚀，但由于腐蚀压力较大，防锈漆存在部分失效的情况，为此在油漆上面再覆盖一层胶带，胶带虽然不能隔绝氯化钠溶液，但是能够显著阻碍氯化钠溶液的流动，对非腐蚀区域的保护有着明显增强的效果。由于圆管内壁无法采用和外壁一样的保护措施，为了防止氯化钠溶液流入圆管内部，阻止圆管内壁发生腐蚀，需要对圆管两端进行封堵。管端封堵需要保证在整个腐蚀试验结束之前不漏水，不损失重量，且实验过后易于清理，不能增强圆钢管端部的局部承载力，清理后也不会削弱圆钢管端部。另外由于喷涂油漆时圆管树立，导致圆管端部的油漆喷涂次数较少，外加平时放置圆管时端部常常接触地面，

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