酸雨环境下拱桥吊杆钢丝损伤演化规律研究

发布时间：2017-05-06 01:03

  本文关键词：酸雨环境下拱桥吊杆钢丝损伤演化规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几十年来,我国酸性降水频率居高不下,酸雨状况十分恶劣。而我国酸雨分布区域恰好是大跨径拱桥分布区域,我国大跨径钢管混凝土拱桥服役环境为酸雨环境。吊杆作为拱桥最重要的传力构件,长期承受车辆等荷载作用,同时承受外界环境的侵蚀,极易发生腐蚀损坏。近年来,拱桥吊杆事故频发,吊杆已经成为大跨径拱桥最薄弱的环节之一。因此研究酸雨环境下拱桥吊杆钢丝腐蚀损伤,对从根本上减少甚至避免拱桥吊杆事故、拱桥吊杆的加固维护、剩余寿命预测都具有十分重要的意义。本文首先通过调查多座拱桥的检测资料,对拱桥索类构件的常见病害进行整理,并对其成因进行了分析,对索类构件常见病害分为了防护措施病害、索体病害、锚固病害和其他类型病害,通过归纳总结和成因分析,得知外界腐蚀介质与吊杆应力、疲劳耦合作用导致的吊杆钢丝腐蚀损伤是拱桥吊杆承载力降低的根本原因。然后运用人工加速试验的方法,采用模拟酸雨溶液为腐蚀介质,进行了拱桥吊杆钢丝的腐蚀试验,对各腐蚀阶段的钢丝外观进行了描述分析,并分别采用失重法和表面粗糙度法对钢丝均匀腐蚀和点蚀进行了评价,得到了拱桥吊杆钢丝均匀腐蚀和点蚀深度随时间变化概率模型。用matlab统计工具对实验数据进行了分析:均匀腐蚀深度在腐蚀的每个时刻均不拒绝对数正态分布,且腐蚀速率随时间呈现双线性关系,并获得了钢丝镀锌层和铁基体腐蚀参数,得到了均匀腐蚀深度预测模型;点蚀最大深度不拒绝极值Ⅰ型分布,并得到了λ和α估计值及其预测模型。最后,通过有限元分析的方法,模拟了受腐蚀钢丝的受力情况,分别讨论了点蚀深度、点蚀形状、均匀腐蚀深度对钢丝力学性能的影响,结果表明点蚀的存在使钢丝在蚀坑出存在明显的应力集中现象,大大的降低了钢丝极限承载力;随着点蚀深度的增加,钢丝应力集中现象更加明显;在腐蚀深度不变的情况下,裂纹沿钢丝横向及蚀坑深度方向发展对钢丝力学性能是不利的,而沿钢丝纵向拓展是有利的;均匀腐蚀相对于点蚀,对钢丝的受力性能影响较小。
【关键词】：酸雨 拱桥吊杆 腐蚀 点蚀 有限元 演化规律
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.4;U448.22
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 拱桥吊杆体系13-15
• 1.2 我国钢管混凝土拱桥区域分布特点15-16
• 1.3 我国酸雨的时空分布特征16-19
• 1.4 国内外研究现状19-22
• 1.5 研究目的及研究内容22-23
• 第二章 索类构件的常见病害及其成因分析23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 防护体系常见病害及其成因分析23-26
• 2.3 索体常见病害及其成因分析26-28
• 2.4 锚固系统常见病害28-29
• 2.5 其他类型的病害29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 酸雨环境下拱桥吊杆钢丝腐蚀实验31-38
• 3.1 主要试验设备、材料及试剂31
• 3.2 试验方法及原理31-33
• 3.3 试验步骤及内容33-37
• 3.3.1 模拟酸雨溶液的配置33
• 3.3.2 盐雾腐蚀试验33-34
• 3.3.3 腐蚀程度测量方法34-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 盐雾腐蚀实验结果分析38-48
• 4.1 盐雾腐蚀试验后试件外观评价38-40
• 4.2 均匀腐蚀和点蚀时变概率模型40-47
• 4.2.1 均匀腐蚀时变概率模型40-44
• 4.2.2 点蚀时变概率模型44-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 腐蚀钢丝的有限元分析48-60
• 5.1 三维模型的建立48-50
• 5.1.1 模型建立48
• 5.1.2 单元选取及网格划分48-50
• 5.1.3 边界条件及荷载条件的施加50
• 5.2 点蚀对钢丝力学性能的影响50-57
• 5.2.1 点蚀深度对钢丝力学性能的影响50-53
• 5.2.2 点蚀形状对钢丝力学性能的影响53-57
• 5.3 均匀腐蚀对钢丝力学性能的影响57-58
• 5.4 本章小结58-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65

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1 张向东;酸雨环境下拱桥吊杆钢丝损伤演化规律研究[D];吉林大学;2016年

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本文编号：347403