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原文传递一种钢桥面板腐蚀疲劳耦合试验方法及其装置

专利名称：	一种钢桥面板腐蚀疲劳耦合试验方法及其装置
摘要：	一种钢桥面板腐蚀疲劳耦合试验方法，包括：1)实验室内安装制作好的节段式正交异性钢桥面板足尺模型及布置光纤光栅传感器、粘贴滤纸；2)建立腐蚀‑疲劳耦合作用过程时间匹配关系；3)安装喷雾器腐蚀装置；4)节段式正交异性钢桥面板足尺模型腐蚀‑疲劳耦合试验设计；5)节段式正交异性钢桥面板足尺模型腐蚀‑疲劳耦合试验数据采集。还包括实施上述发明方法的装置。本发明解决了节段式正交异性钢桥面板足尺模型室内加速腐蚀的问题，充分考虑腐蚀介质和交变应力的耦合作用，与服役中的正交异性刚桥面板所处的环境更为接近，试验数据有效可靠；同时装置操作简单易行，操作方便、成本较低、易于推广。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	叶肖伟;陈织文;钱昕;何余良
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910482981.0
公开号：	CN110361318A
代理机构：	杭州天正专利事务所有限公司
代理人：	王兵;黄美娟
分类号：	G01N17/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N17
申请人地址：	310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
主权项：	1.一种钢桥面板腐蚀疲劳耦合试验方法，包括以下步骤： 1)实验室内安装制作好的节段式正交异性钢桥面板足尺模型及布置光纤光栅传感器、粘贴滤纸：钢桥面板在工厂制作加工后运回疲劳实验室进行安装，通过简支将正交异性钢桥面板固定在疲劳实验室；安装完成后，在焊缝范围30cm内以2mm等距布置光纤光栅应变传感器，用于监测钢桥面板焊缝附近的锈蚀情况；其次，根据热点外推法确定应力监测位置并且布置光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，为避免传感器被腐蚀，涂抹环氧树脂进行保护；最后，在焊缝及布置分布式光纤传感器范围内粘贴滤纸，目的是为了在加速腐蚀过程中能够在钢桥面板上形成均匀的水膜，与实际腐蚀情况更加相似； 2)建立腐蚀-疲劳耦合作用过程时间匹配关系：将交变应力和腐蚀环境进行耦合，研究钢桥面板腐蚀疲劳寿命，与实际情况更加接近；耦合腐蚀疲劳的步骤主要有：a、根据Q345钢大气暴露所遵循的幂函数logP＝A+Blogt建立等式关系logP外＝logP内；b、将实验室内所得到的系数A内和B内与大气暴露试验所得到的系数A外和B外带入到建立的等式中计算出腐蚀加速比例；c、得到室内腐蚀加速比例之后，通过控制疲劳加载频率使得室内加速腐蚀的倍数与实验室内的疲劳加载倍数相等； 3)安装喷雾器腐蚀装置：在水箱中配制3.5％氯化钠溶液并通过管道与加压泵连接；然后安装管道支架，支架位置距离正交异性钢桥面板焊缝法向5cm处，高度为焊缝中心以下12cm处；支架下部焊接钢板并用连接螺栓固定在地面上；输液管道与加压泵另一端连接，选用的是外径为20mm ppr管道，管道平行于U肋方向的管道每隔18cm打一个小孔，垂直于U肋方向的管道在U肋中心对应位置打一个小孔，用于安装喷雾器；最后，将安装好的氯化钠溶液传输管道连接到加压泵上；另外，红外线灯管安装在管道支架顶部钢管上并与温控器连接，其目的是模拟实际中的太阳光，提高及控制腐蚀环境的温度，加速正交异性钢桥面板的腐蚀；其中，红外线灯管应用透明防护罩保护起来，避免受到腐蚀溶液的影响； 4)节段式正交异性钢桥面板足尺模型腐蚀-疲劳耦合试验设计：腐蚀方法是类周浸干、湿循环加速腐蚀，水箱中的腐蚀溶液为3.5％的氯化钠溶液；通过计算得到室内加速腐蚀24小时的腐蚀量相当于室外大气暴露56天的腐蚀量，根据加载频率可以将腐蚀疲劳耦合起来；通过耦合腐蚀疲劳计算，将干、湿循环交替的时间定为喷雾1小时，晾置3小时，喷雾期间通过红外线灯管将温度控制在35摄氏度，晾置期间将温度控制在40摄氏度；疲劳加载频率确定为3HZ，疲劳加载前先进行静载试验，确定各构件均正常；按确定的腐蚀时间及加载频率同时进行腐蚀和疲劳加载，实现腐蚀疲劳耦合作用； 5)节段式正交异性钢桥面板足尺模型腐蚀-疲劳耦合试验数据采集：根据腐蚀-疲劳耦合试验设计，同时开始节段式正交异性钢桥面板足尺模型的腐蚀试验和疲劳加载试验，记录试件破坏时的应力循环次数，并对传感器进行数据采集与储存。 2.实施权利要求1所述的钢桥面板腐蚀疲劳耦合试验方法的装置，其特征在于：包括液压千斤顶(34)，试验加载梁(35)，橡胶支座(20)，传输管道支撑(13)，管道(3)，红外线灯管(24)，水箱(1)，加压泵(6)，液压千斤顶(34)作用在试验加载梁(35)上，在试验加载梁(35)和试验模型之间放置单个面积为200mm×300mm的橡胶支座(20)，用以模拟通过铺装传递的单胎车轮荷载；传输管道支撑(13)通过连接螺栓(16)固定在与桥面板模型焊缝平行方向的地面上，装有喷雾器(25)的管道(3)通过卡箍固定在传输管道支撑(13)上，管道(3)下方在传输管道支撑(13)上绑扎木板(23)，红外线灯管(24)安装在木板(23)上；桥面板模型右下角放置一个装有3.5％的氯化钠溶液(2)的水箱(1)，水箱(1)通过管道(3)与加压泵(6)连接，加压泵(6)右端管道(3)通过一个三通接口分出两根管道(3)，分别与接口(32)和接口(33)连接；正交异性钢桥面板是由桥面板、横隔板、U肋焊接而成，其钢材采用的是Q345qd桥梁专用钢，正交异性钢桥面板盖板(19)厚为14mm，下翼板(18)厚为12mm，横隔板(31)厚为10mm，U肋(21)尺寸为300mm×280mm×8mm，U肋(21)中心距为600mm，桥面板使用简支支座(14,15)安装固定在疲劳实验室；焊缝两边30cm内以2mm的等距布置光纤光栅应力传感器(26)，桥面板与U肋焊接处根据热点外推法在距离焊趾5.6mm、14mm、20mm处布置光纤光栅应力传感器(26)，U肋与横隔板焊接处在距离焊趾5mm、15mm、20mm处处布置光纤光栅应力传感器(26)，采用光纤光栅温度传感器和光纤光栅应力传感器串联，进行温度补偿；光纤光栅应力传感器(26)通过传导光纤(36)、解调仪连接数据采集与存储设备(30)。
所属类别：	发明专利