原文传递
拉应力状态下大跨桥梁拉索钢丝腐蚀特性和力学性能研究
| 论文题名： | 拉应力状态下大跨桥梁拉索钢丝腐蚀特性和力学性能研究 |
| 关键词： | 大跨桥梁;高强钢丝;腐蚀现象;点云数据;疲劳性能;微观力学性能;静力性能 |
| 摘要： | 拉索体系是现代大跨桥梁跨越能力的重要保障，但拉索高强钢丝在长期服役过程中存在腐蚀退化问题，严重影响大跨桥梁服役安全。目前，解决该问题的办法通常为更换新索，该方法虽然满足了大跨桥梁安全性要求但牺牲了经济性和环保性。近年来，拉索用超高强度钢丝制作工艺及防腐技术有了长足发展，最新研发并投入使用的镀锌铝合金高强钢丝抗拉强度已经达到2000MPa。本文利用新型超高强度高耐蚀高强钢丝试样开展了人工加速腐蚀试验，深入研究了现役拉索钢丝普遍存在的腐蚀特性演化及力学性能退化等共性问题，为大跨桥梁拉索体系设计、维护、延寿提供理论依据。主要研究内容如下： 第一，腐蚀高强钢丝表面三维点云数据重构方法研究。为模拟高强钢丝服役环境和受力状态，发展拉应力状态下高强钢丝人工加速交变循环盐雾腐蚀试验方法；利用光学三维扫描方法采集腐蚀钢丝表面同源彩色图像和点云数据，提出基于图像引导的点云数据重构方法，解决腐蚀高强钢丝全表面高精度腐蚀深度数据集难以获取问题。 第二，拉应力状态下高强钢丝腐蚀特性演化规律研究。建立均匀腐蚀深度统计参数时变模型，揭示高强钢丝表面均匀腐蚀特性受拉应力状态影响演化规律；建立点蚀坑参数统计模型，分析点蚀坑几何形状和三维形态参数受拉应力状态影响变化趋势，揭示拉应力状态对点蚀坑择优生长取向影响规律。 第三，腐蚀高强钢丝力学性能研究。开展力学性能试验测定腐蚀高强钢丝宏观力学性能参数，建立腐蚀特性参数与力学性能参数相关关系，揭示拉应力状态对二者相关特性影响规律。基于高强钢丝力学性能微观表征方法，揭示拉应力状态对微观组织结构及其对静力性能影响规律；揭示张开型疲劳裂纹在微观组织结构中的扩展及点蚀坑对其扩展路径影响规律。 第四，基于有限元模型的腐蚀高强钢丝疲劳性能研究。提出腐蚀高强钢丝点云数据分辨率增强方法，基于增强结果生成包含更多腐蚀细节的精细化有限元模型。针对拉应力诱导点蚀坑演化过程进行有限元建模计算，揭示点蚀坑几何特征和三维形态对应力场分布影响规律；提出基于有限元模型和临界距离法的腐蚀高强钢丝疲劳寿命预测方法。 |
| 作者： | 房坤 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李惠 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
