钢箱-混凝土组合桥梁防腐涂层的疲劳应力分析
发布时间：2021-11-10 04:26
为分析钢箱-混凝土组合桥梁防腐涂层在疲劳应力下的破损机理,基于应力等效原则,采用ANSYS软件建立了钢箱-混凝土组合桥应力最大部位的局部非线性分析模型,分析了涂装及钢结构基材在车辆疲劳荷载下的疲劳应力及涂层的裂缝发展模式。结果表明:涂层在未达到其极限强度以前,随疲劳循环次数的不断增大,涂层在一定范围内越厚,界面拉应力越小,界面剪应力越大,界面融合性越好,抗疲劳性越强。跨中最大应力部位的涂层因界面拉应力过大将出现拉裂破坏。对于本工程涂层,考虑钢结构最大应力部位的疲劳作用,150μm涂层面漆层的疲劳寿命约为17. 8 a、300μm涂层面漆层寿命可达22. 8 a,因此在设计时应该充分考虑疲劳应力对涂层破损失效的影响。
【文章来源】：涂料工业. 2020,50(10)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
各路径下最大剪应力随疲劳循环次数变化
某高速公路工程中设计有跨径50 m的双箱单室波形钢腹板钢箱-混凝土组合桥梁，如图1所示，图中数值单位为mm。该桥桥宽12.75 m，预制梁高2.5 m，双行道，汽车荷载等级为公路Ⅰ级，设计安全等级为Ⅰ级，环境类别为Ⅰ、Ⅱ类。为保护钢箱-混凝土组合桥梁不会因大气、水分、温度等环境因素导致腐蚀，根据规范[11]的要求，按大气腐蚀种类C3设计，采用长效型（保护年限25 a）涂装体系，依据该工程的钢结构防腐要求，钢箱梁采用环氧富锌漆底漆、环氧云铁漆中间漆和丙烯酸脂肪聚酯面漆的组合形式。依据《钢-混凝土组合桥梁设计规范》（GB/T50917—2013）可计算得出在正常使用极限状态（恒载+汽车动载）下梁体顶、底板沿跨径方向的应力变化，如图2所示。
依据《钢-混凝土组合桥梁设计规范》（GB/T50917—2013）可计算得出在正常使用极限状态（恒载+汽车动载）下梁体顶、底板沿跨径方向的应力变化，如图2所示。由图2可以看出，钢箱-混凝土组合桥梁底板处主要承受拉应力，混凝土顶板主要承受压应力。顶、底板同时在跨中位置达到最大值，此时底板最大拉应力为146.08 MPa，顶板最大压应力为-12.3 MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内聚力模型的热障涂层失效行为研究[J]. 李雪换,底月兰,王海斗,李国禄,董丽虹,马懿泽. 材料导报. 2019(09)
[2]涂层厚度对再制造零件失效形式的影响[J]. 温飞娟,董丽虹,王海斗,吕振林,底月兰. 表面技术. 2018(03)
[3]热障涂层系统的热梯度机械疲劳应力分析[J]. 杨舟,陈国锋,李长鹏,雒建斌. 中国表面工程. 2018(02)
[4]扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究[J]. 黄树涛,周旺,宋博,许立福. 表面技术. 2017(01)
[5]公路桥梁车辆荷载建模方法及疲劳寿命评估[J]. 刘扬,张海萍,邓扬,江楠. 应用力学学报. 2016(04)
[6]纯拉荷载下厚型钢结构防火涂层破损的评估方法[J]. 陈素文,吴林森,廖志娟,江黎明. 防灾减灾工程学报. 2015(01)
[7]界面粗糙度对热障涂层残余应力和裂纹演化的影响[J]. 王力彬,于庆民. 稀有金属材料与工程. 2014(12)
[8]西南山区高速公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究[J]. 李星新,任伟新,钟继卫. 振动与冲击. 2012(15)
[9]浅谈钢桥梁腐蚀防护体系及重防腐涂料[J]. 郭芳. 现代涂料与涂装. 2011(06)
[10]公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究[J]. 周泳涛,翟辉,鲍卫刚,刘延芳. 公路. 2009(12)
博士论文
[1]涂层复合材料力学性能研究及界面强度有限元分析[D]. 许荔.西南交通大学 2010
[2]钢桥面涂层腐蚀及其对沥青混凝土铺装层界面弱化机理的研究[D]. 沈承金.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]桥梁钢结构件防腐蚀涂层腐蚀全寿命设计研究[D]. 崔静娜.长安大学 2007
[2]桥梁钢结构防腐蚀涂层保护、失效规律及其寿命预测研究[D]. 林杰.长安大学 2006
本文编号：3486571
【文章来源】：涂料工业. 2020,50(10)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
各路径下最大剪应力随疲劳循环次数变化
某高速公路工程中设计有跨径50 m的双箱单室波形钢腹板钢箱-混凝土组合桥梁，如图1所示，图中数值单位为mm。该桥桥宽12.75 m，预制梁高2.5 m，双行道，汽车荷载等级为公路Ⅰ级，设计安全等级为Ⅰ级，环境类别为Ⅰ、Ⅱ类。为保护钢箱-混凝土组合桥梁不会因大气、水分、温度等环境因素导致腐蚀，根据规范[11]的要求，按大气腐蚀种类C3设计，采用长效型（保护年限25 a）涂装体系，依据该工程的钢结构防腐要求，钢箱梁采用环氧富锌漆底漆、环氧云铁漆中间漆和丙烯酸脂肪聚酯面漆的组合形式。依据《钢-混凝土组合桥梁设计规范》（GB/T50917—2013）可计算得出在正常使用极限状态（恒载+汽车动载）下梁体顶、底板沿跨径方向的应力变化，如图2所示。
依据《钢-混凝土组合桥梁设计规范》（GB/T50917—2013）可计算得出在正常使用极限状态（恒载+汽车动载）下梁体顶、底板沿跨径方向的应力变化，如图2所示。由图2可以看出，钢箱-混凝土组合桥梁底板处主要承受拉应力，混凝土顶板主要承受压应力。顶、底板同时在跨中位置达到最大值，此时底板最大拉应力为146.08 MPa，顶板最大压应力为-12.3 MPa。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内聚力模型的热障涂层失效行为研究[J]. 李雪换,底月兰,王海斗,李国禄,董丽虹,马懿泽. 材料导报. 2019(09)
[2]涂层厚度对再制造零件失效形式的影响[J]. 温飞娟,董丽虹,王海斗,吕振林,底月兰. 表面技术. 2018(03)
[3]热障涂层系统的热梯度机械疲劳应力分析[J]. 杨舟,陈国锋,李长鹏,雒建斌. 中国表面工程. 2018(02)
[4]扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究[J]. 黄树涛,周旺,宋博,许立福. 表面技术. 2017(01)
[5]公路桥梁车辆荷载建模方法及疲劳寿命评估[J]. 刘扬,张海萍,邓扬,江楠. 应用力学学报. 2016(04)
[6]纯拉荷载下厚型钢结构防火涂层破损的评估方法[J]. 陈素文,吴林森,廖志娟,江黎明. 防灾减灾工程学报. 2015(01)
[7]界面粗糙度对热障涂层残余应力和裂纹演化的影响[J]. 王力彬,于庆民. 稀有金属材料与工程. 2014(12)
[8]西南山区高速公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究[J]. 李星新,任伟新,钟继卫. 振动与冲击. 2012(15)
[9]浅谈钢桥梁腐蚀防护体系及重防腐涂料[J]. 郭芳. 现代涂料与涂装. 2011(06)
[10]公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究[J]. 周泳涛,翟辉,鲍卫刚,刘延芳. 公路. 2009(12)
博士论文
[1]涂层复合材料力学性能研究及界面强度有限元分析[D]. 许荔.西南交通大学 2010
[2]钢桥面涂层腐蚀及其对沥青混凝土铺装层界面弱化机理的研究[D]. 沈承金.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]桥梁钢结构件防腐蚀涂层腐蚀全寿命设计研究[D]. 崔静娜.长安大学 2007
[2]桥梁钢结构防腐蚀涂层保护、失效规律及其寿命预测研究[D]. 林杰.长安大学 2006
本文编号：3486571
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