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腐蚀对桥梁缆索用镀锌钢丝力学性能的影响
| 论文题名： | 腐蚀对桥梁缆索用镀锌钢丝力学性能的影响 |
| 关键词： | 桥梁缆索;镀锌钢丝;力学性能;腐蚀作用 |
| 摘要： | 桥梁缆索钢丝腐蚀后，造成钢丝的力学性能和疲劳性能降低，给桥梁安全运营带来隐患，根据钢丝腐蚀后的力学性能变化特征，制定合理的养护措施，以确保缆索的使用寿命。为此本研究对在役桥梁更换的缆索钢丝进行几何检测分析缆索钢丝腐蚀表面的分布特征，基于统计分析理论，研究了缆索钢丝表面腐蚀的分布规律。通过电化学试验，研究温度对镀锌钢丝腐蚀电位及腐蚀电流的影响。对腐蚀后的钢丝进行静载拉伸试验、扭转试验等研究了腐蚀对钢丝力学性能的影响。通过对钢丝的疲劳试验，研究了不同的腐蚀坑尺寸对疲劳裂纹的影响，并最终对桥梁钢丝的疲劳寿命预估模型进行推演，对镀锌钢丝的疲劳寿命进行评估。 桥梁缆索镀锌钢丝腐蚀尺寸统计分析发现对于实际腐蚀深度及平均腐蚀深度采用广义极值分布拟合，而腐蚀宽度及长度则采用对数正态分布拟合。拟合后可使实际统计数据落在拟合分布范围内，从而获得较好的拟合效果。实际腐蚀尺寸与平均腐蚀深度之间不存在明确的函数关系。Zn对钢丝具有牺牲阳极保护作用，较小的温度变化对腐蚀电位略有影响，对腐蚀电流几乎无影响。 通过有限元子模型分析法，对带有表面裂纹的腐蚀钢丝进行了应力强度因子分析，拟合得出了桥梁用腐蚀钢丝的应力强度因子形状修正系数的表达式。基于线弹性理论对腐蚀钢丝的剩余强度进行估算，得出腐蚀坑等效为表面裂纹后的腐蚀钢丝应力强度因子表达式和腐蚀钢丝剩余强度表达式。 通过大量的疲劳试验，获得了不同状态钢丝的S-N曲线，并通过Basquin方程拟合出它们的疲劳曲线方程。对钢丝疲劳寿命预测结果表明，在不考虑其它因素的情况下，按照125MPa汽车载荷幅和缆索3.5Hz振动，新钢丝疲劳寿命约为25.5年。固定应力比保持不变，对带有预制不同尺寸的疲劳裂纹钢丝进行疲劳试验，当腐蚀坑深度不变腐蚀坑的长度尺寸和疲劳次数成正比；当腐蚀坑的长度不变时腐蚀坑的深度尺寸与疲劳次数成反比。桥梁钢丝表面腐蚀的出现将显著缩短钢丝疲劳的产生时间，从而导致桥梁钢丝的疲劳寿命大大降低。因此增强桥梁钢丝抵抗腐蚀的能力，是提高整个桥梁缆索系统抗疲劳的关键。 |
| 作者： | 孙文 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 胡津 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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