桥梁拉吊索用高强镀锌钢丝锈蚀与疲劳性能研究

发布时间：2017-04-05 15:20

  本文关键词：桥梁拉吊索用高强镀锌钢丝锈蚀与疲劳性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：拉吊索是大跨度桥梁(斜拉桥,悬索桥)的主要承重构件,所用材料大多数为高强钢丝或钢绞线。实际运营中桥梁的拉吊索除长期处于高应力状态、承受车辆荷载和风荷载等活载的反复作用外,还会受到所处环境腐蚀介质的侵蚀。高应力、疲劳荷载和腐蚀作用增大了拉吊索断裂的风险,导致大部分拉吊索的使用寿命仅有20-30年。因此,研究拉吊索用高强钢丝锈蚀后的承载力和腐蚀疲劳性能具有重要的意义,以能够在合适的时间对拉吊索进行维修和更换,减少换索带来的经济损失,延长桥梁的使用寿命。本文结合国家基础性项目(973项目)“特大跨桥梁安全性设计与评定的基础理论研究”的课题3“多因素作用下特大跨桥梁性能演化特征”(2015CB057703),开展了桥梁拉吊索用高强镀锌钢丝锈蚀与疲劳性能的研究。本文主要内容和结论如下：(1)对高强镀锌钢丝试样,分10d、20d、30d、40d、50d、60d和90d进行酸性盐雾试验,采用半球形刻痕模拟锈蚀钢丝表面的蚀坑,对锈蚀钢丝和刻痕钢丝进行静力拉伸试验。结果表明,高强钢丝弹性模量和屈服强度对锈蚀程度和刻痕深度不敏感；随着钢丝锈蚀程度和刻痕深度的增大,极限强度和极限应变出现下降趋势,其中极限应变下降更为显著,刻痕钢丝拉伸断口具有脆性断裂特性。(2)对未锈蚀钢丝和酸性盐雾中暴露lOd和60d后的高强钢丝进行200万次、不同应力幅下的疲劳加载,然后进行静力拉伸试验。结果表明,疲劳损伤对钢丝弹性模量影响不大；锈蚀程度较高时,钢丝强度损失对疲劳损伤较为敏感；极限应变对疲劳损伤最为敏感。(3)通过连续酸性盐雾试验和铜加速盐雾试验得到不同锈蚀程度的钢丝试样,然后进行疲劳试验。结果表明,镀锌层锈蚀和均匀锈蚀对钢丝疲劳寿命影响较小；随着锈蚀程度的增加,蚀坑的出现会显著降低钢丝的疲劳寿命,但进一步的锈蚀,钢丝疲劳寿命下降趋势变缓；钢丝疲劳破坏断口表现为脆性破坏。(4)对高强钢丝表面进行预制裂纹处理,研究环境条件(大气环境,潮湿环境,盐雾环境)、温度、加载频率、应力幅等因素对预裂钢丝疲劳寿命的影响。结果表明,应力幅相同时,空气环境中钢丝疲劳寿命最高,其次为潮湿环境,盐雾环境中最低；盐雾环境中钢丝疲劳寿命随加载频率的增大而增高,潮湿环境中钢丝疲劳寿命随温度的升高而降低；预裂钢丝腐蚀疲劳S-N曲线在双对数坐标系中呈线性。
【关键词】：大跨度桥梁 高强镀锌钢丝 酸性盐雾试验 质量损失率 锈蚀 疲劳
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U444
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-26
• 1.1 研究背景及意义9-22
• 1.1.1 斜拉桥和悬索桥的发展9-11
• 1.1.2 拉吊索的锈蚀病害11-21
• 1.1.3 研究的意义21-22
• 1.2 国内外研究现状22-25
• 1.2.1 锈蚀拉吊索钢丝静力性能研究现状22-23
• 1.2.2 锈蚀拉吊索钢丝疲劳性能研究现状23-25
• 1.3 本文主要研究内容25-26
• 2 拉吊索用高强镀锌钢丝静力性能试验研究26-47
• 2.1 概述26
• 2.2 盐雾试验26-34
• 2.2.1 试验设备26-27
• 2.2.2 溶液配制27
• 2.2.3 试验过程27-29
• 2.2.4 试验结果及分析29-34
• 2.3 锈蚀钢丝静力拉伸试验34-39
• 2.3.1 试验过程34-35
• 2.3.2 试验结果及分析35-37
• 2.3.3 断口形貌分析37-39
• 2.4 刻痕钢丝静力拉伸试验39-42
• 2.4.1 试验过程39-40
• 2.4.2 试验结果及分析40-42
• 2.4.3 断口形貌分析42
• 2.5 疲劳损伤锈蚀钢丝静力拉伸试验42-46
• 2.5.1 试验过程42-43
• 2.5.2 试验结果及分析43-46
• 2.6 本章小结46-47
• 3 拉吊索用高强镀锌钢丝疲劳性能试验研究47-67
• 3.1 概述47
• 3.2 锈蚀钢丝疲劳性能试验研究47-53
• 3.2.1 试验设备及方案47-50
• 3.2.2 试验结果及分析50-53
• 3.3 高强钢丝腐蚀疲劳性能试验研究53-65
• 3.3.1 试验材料及设备53-55
• 3.3.2 试验方案55-57
• 3.3.3 试验结果及分析57-65
• 3.4 本章小结65-67
• 4 结论与展望67-69
• 4.1 结论67-68
• 4.2 展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75

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