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盐雾环境下斜拉索应力腐蚀与腐蚀疲劳试验研究
| 论文题名： | 盐雾环境下斜拉索应力腐蚀与腐蚀疲劳试验研究 |
| 关键词： | 盐雾环境;斜拉索;应力腐蚀;腐蚀疲劳试验;裂纹扩展速率 |
| 摘要： | 国内外斜拉桥断索事故以及频繁地换索表明，人类在斜拉桥拉索损伤状态评估和剩余寿命预测领域的研究还很不充分。斜拉桥拉索在服役期间由于腐蚀环境和复杂的应力共同作用会使其使用寿命大大缩短，并且在腐蚀介质与交变应力下引起的腐蚀疲劳极易导致拉索发生无预兆的脆性断裂，从而造成巨大的伤亡事故以及经济损失。如何排除上述的隐患成为当今各国科研人员研究的热点。 本文通过室内盐雾加速试验，模拟沿海地区斜拉桥拉索遭受氯离子的腐蚀。通过对热包聚乙烯护套的镀锌钢绞线试样进行不同的腐蚀时间以及不同加载状况，来研究钢绞线的腐蚀失重量、力学性能、断口特征等变化情况，分析其产生的原因。本文还创造性地提出，对聚乙烯护套进行不同形式的破坏，进而分析不同破坏形式对钢绞线腐蚀的影响。通过工业数码显微镜与图像处理软件GSA-Image Analyser对腐蚀后钢绞线进行观察与分析，并测量蚀坑与裂纹尺寸，统计蚀坑密度。最后通过已有的研究，推导应力腐蚀与腐蚀疲劳下裂纹扩展速度的算法，并利用有限元软件ANSYS对不同长度、宽度、深度的裂纹进行模拟分析。本文主要内容如下: ①通过试验发现，由于氧化产物的保护作用，试验腐蚀中后期腐蚀速率呈下降趋势，并且与自然环境下的腐蚀速率线性无关。 ②根据灰度直方图所示，腐蚀时间相同的情况下，腐蚀程度表现为:无应力＜静态应力＜交变应力。 ③受拉性能退化的原因主要归于蚀坑的应力集中效应或截面削弱效应;但是，在腐蚀率相差不大的范围内，蚀坑效应的随机特性导致上述受拉性能的退化程度与腐蚀率没有明显的对应关系。 ④PE护套点破坏与裂纹破坏会引起钢绞线孔蚀与缝隙腐蚀，且这两种腐蚀在交变应力下腐蚀扩展最为严重。 ⑤影响钢丝断口形状的因素有两个，宏观上表现为蚀坑的几何特征，微观上表现为珠光体团的排列方式。钢绞线的极限抗拉强度是蚀坑的形态与蚀坑底部珠光体团的位向共同作用下决定的。 ⑥裂纹的深度是影响钢丝抗拉强度以及屈服强度的主要因素，在相同荷载作用下，深度越深裂尖应力则越大;相反，长度与宽度越大，裂尖应力则越小。 |
| 作者： | 李文治 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 吴海军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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