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温度效应下悬索桥主缆平行钢丝摩擦腐蚀行为研究
| 论文题名： | 温度效应下悬索桥主缆平行钢丝摩擦腐蚀行为研究 |
| 关键词： | 悬索桥主缆;平行钢丝;温度效应;摩擦腐蚀行为 |
| 摘要： | 大跨度多塔悬索桥广泛应用于跨江、跨海桥梁建设，主缆是其服役过程中关键承载部件。主缆钢丝长期受到温度效应、摩擦磨损和电化学腐蚀的耦合作用，易导致温度效应下平行钢丝摩擦腐蚀损伤，进而造成主缆承载强度渐变劣化特性，严重影响悬索桥服役安全性和可靠性。因此，揭示温度效应下主缆平行钢丝腐蚀磨损行为及其交互作用机制，对保障悬索桥服役安全可靠性具有重要基础意义。 本文运用自制的钢丝摩擦腐蚀实验机开展了温度效应下平行钢丝的摩擦腐蚀实验，揭示了典型工况参数时温度效应下主缆平行钢丝摩擦腐蚀行为（摩擦系数、磨损量、磨损系数、磨损机理、电化学腐蚀损伤及腐蚀-磨损交互作用），分别探究了温度、接触载荷和滑移幅值对温度效应下主缆平行钢丝摩擦腐蚀行为的影响规律。结果表明： (1)在典型工况下，与去离子水相比，3.5%NaCl溶液中平行钢丝间摩擦系数、磨损体积和磨损系数均较大；平行钢丝间腐蚀磨损效应大于纯磨损。 (2)随着温度的增加，平行钢丝间摩擦系数、磨损体积与磨损系数增大、耐腐蚀性降低，腐蚀磨损交互作用增强，且交互作用是平行钢丝腐蚀磨损的最主要影响因素并呈协同作用。在3.5%NaCl溶液中，不同温度环境下腐蚀磨损过程中平行钢丝间磨损机理均为粘着磨损、磨粒磨损与腐蚀磨损；在去离子水中，平行钢丝间磨损机理为粘着磨损与磨粒磨损。 (3)随着接触载荷的增大，平行钢丝间摩擦系数与磨损系数均降低、磨损体积增大、耐腐蚀性降低，腐蚀磨损交互影响降低并呈协同作用。在3.5%NaCl溶液中，平行钢丝间磨损机理为粘着磨损、磨粒磨损与腐蚀磨损；在去离子水中，平行钢丝间磨损机理为粘着磨损与磨粒磨损。 (4)随着滑移幅值的增大，摩擦系数先降低后增加、磨损体积增大、磨损系数和耐腐蚀性均降低，腐蚀磨损交互作用先降后增并呈协同作用。当滑移幅值为1000μm时，NaCl溶液中平行钢丝间磨损机理为粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损，去离子水中平行钢丝间磨损机理为磨粒磨损；当滑移幅值为500μm时，NaCl溶液中平行钢丝间磨损机理为粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损，去离子水中平行钢丝间磨损机理为磨粒磨损与粘着磨损；当滑移幅值为100μm时，NaCl溶液中平行钢丝间磨损机理为粘着磨损与腐蚀磨损，去离子水中平行钢丝间磨损机理为粘着磨损。不同的温度、接触载荷和滑移幅值导致平行钢丝间磨损机理的差异。交互作用在平行钢丝腐蚀磨损过程占比总体较大，应充分考虑交互作用在腐蚀磨损中的影响。 |
| 作者： | 解国正 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王大刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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