悬索桥主缆钢丝腐蚀速率的影响因素分析

影响钢丝腐蚀的众多因素,分为外界环境影响因素和钢丝自身状态两大类,详细阐述了湿度、温度、大气污染物以及钢丝拉力、初期损失、主缆弯曲等各影响因素已有的实验研究成果,深入分析了上述因素对钢丝腐蚀产生影响的机理及其对腐蚀速率的影响。在得到对钢丝腐蚀产生影响的重要因素基础上,提出了需综合考虑各因素间的相互作用的多钢丝组的腐蚀实验,以达到更贴切地模拟主缆实际腐蚀过程的目的。     

缅甸某悬索桥主缆开缆检测及承载力评估

为研究在役悬索桥主缆的腐蚀状况以及剩余承载力，对缅甸某服役25 a的悬索桥主缆进行开缆检测以及承载力评估. 首先，除去主缆外层防护，用楔子将主缆局部楔开，建立主缆开缆截面腐蚀分布图；其次，将实桥主缆钢丝分为4个腐蚀阶段，从缆内截取各阶段的样本钢丝进行实验分析；最后，采用简化模型对主缆剩余承载力进行评估. 研究结果表明:钢丝沿主缆径向由外向内腐蚀程度依次降低，最外层钢丝发生严重的基体腐蚀，样本钢丝腐蚀斑随腐蚀程度加深而尺寸逐渐扩大，钢丝强度和延展性随腐蚀程度加深而降低约3.50%和9.00%，上下游主缆强度降低约5.7%.      

大跨桥梁缆索钢丝腐蚀速率的试验研究

为了探讨大跨桥梁缆索腐蚀规律,根据缆索钢丝的实际腐蚀状态制作了圆柱形腐蚀电极,基于正交试验设计原理和电化学实验方法进行了缆索高强度钢丝的腐蚀速率研究.在对试验结果直观分析和方差分析的基础上,研究了温度、含盐量、pH值等因素及交互作用对钢丝腐蚀速率的影响规律.研究结果表明,环境影响因素的主次顺序为:NaCl浓度> 温度> 温度与pH值的交互作用> pH值> 温度与NaCl浓度的交互作用> NaCl浓度与pH值的交互作用.温度和NaCl浓度对钢丝腐蚀速率的影响呈单调关系,而pH值的影响呈非单调关系.      

大跨径悬索桥主缆防腐保护问题剖析与建议

我国大跨径悬索桥起步比较晚,发展的时间还没有超过20年。但根据国外经验再过些年国内悬索桥主缆的锈蚀问题将陆续出现,将直接影响桥梁的结构安全与使用寿命,亟需开展悬索桥主缆防护问题的研究。首先介绍了国内外悬索桥主缆钢丝腐蚀案例,分析了主缆腐蚀原因及目前常用的主缆防护措施。继而分析和探讨了悬索桥主缆防护技术的发展方向,并提出一种可行性悬索桥主缆钢丝电化学腐蚀试验方案,供悬索桥主缆防护技术研究与应用参考。     

2205DSS焊接结构在酸性环境下腐蚀速率研究

试验研究了2205DSS焊接结构的母材区、融合区、热影响区分别在草酸、硝酸和盐酸溶液中的腐蚀速率。研究发现:该结构在草酸和沸腾的硝酸溶液中有较好的耐腐蚀能力,而在盐酸溶液中较差;熔合区腐蚀速率最快,母材区次之;在盐酸溶液中腐蚀速率随着温度的升高而加快,随着盐酸溶液浓度的增加先增加后降低,随着腐蚀时间的进行而降低。建立了腐蚀速率与盐酸溶液的温度、浓度、腐蚀时间之间的数学模型,该模型能快速计算该焊接结构在盐酸溶液中的腐蚀速率。     

2205DSS焊接结构在酸性环境下腐蚀速率研究

试验研究了2205DSS焊接结构的母材区、融合区、热影响区分别在草酸、硝酸和盐酸溶液中的腐蚀速率。研究发现:该结构在草酸和沸腾的硝酸溶液中有较好的耐腐蚀能力,而在盐酸溶液中较差;熔合区腐蚀速率最快,母材区次之;在盐酸溶液中腐蚀速率随着温度的升高而加快,随着盐酸溶液浓度的增加先增加后降低,随着腐蚀时间的进行而降低。建立了腐蚀速率与盐酸溶液的温度、浓度、腐蚀时间之间的数学模型,该模型能快速计算该焊接结构在盐酸溶液中的腐蚀速率。     

悬索桥主缆检测及承载力评估现状与发展

通过分析悬索桥主缆检测的特点以及主缆各阶段承载力评估的主要因素,详细讨论钢丝腐蚀、断丝以及主缆次应力等对主缆承载力的影响,回顾了现有的承载力评估模型研究现状,提出了基于可靠度方法,综合考虑影响主缆承载力各因素的主缆全寿命期间内承载力评估方法的研究思路。     

腐蚀-疲劳荷载耦合作用下桥梁拉索高强钢丝自漏磁信号变化规律

为增强桥梁拉索高强钢丝漏磁检测的实用性,开展了腐蚀、应力单一因素作用试验与预腐蚀-疲劳-腐蚀、预疲劳-腐蚀-疲劳三阶段交互作用试验,阐述了腐蚀-疲劳耦合作用对自漏磁信号的影响机制。研究结果表明：腐蚀区域的自漏磁信号极值随腐蚀时间的增加而增加,且变化特征越发明显,腐蚀缺陷引起的异常自漏磁信号最大变化可达50 000 nT;随着疲劳加载循环次数的增加,无锈蚀高强钢丝自漏磁信号整体呈现先增加后稳定的趋势,当疲劳加载循环次数大于10 000时,磁场强度的增加速率降低且趋于平缓;预腐蚀后施加的交变应力场会削弱腐蚀缺陷引起的自漏磁信号,再次腐蚀后的磁场信号变化与预腐蚀程度有关,预腐蚀9 h后施加疲劳荷载,之后再腐蚀3 h,与单一腐蚀12 h相比,自漏磁信号强度削弱了32%;施加预疲劳交变应力场可强化磁场,导致腐蚀后自漏磁信号极值增加,当预疲劳加载循环次数从1 000增加至100 000时,自漏磁信号强度增大了30%。由此可见,早期腐蚀引起的高强钢丝异常自漏磁信号可被疲劳作用掩盖,考虑单一腐蚀与应力变化难以反映高强钢丝自漏磁检测效果,需综合考虑腐蚀-疲劳的耦合效应,以获得桥梁拉索高强钢丝自漏磁信号变...     

锚碇系统中主缆腐蚀对全桥的受力变形影响研究

为了研究锚碇系统中主缆腐蚀对全桥受力和变形影响,通过主缆直径分别减少5.1mm、10.1mm、15.2mm、20.3mm、25.3mm和30.4mm等六种情况来模拟主缆腐蚀的程度,通过与未腐蚀模型数据进行差值计算,进而考虑主缆腐蚀对全桥其他构件的受力和变形影响.数据分析结果表明,腐蚀程度越深,对主缆应力、Z轴向位移、索塔弯矩、上下游侧吊杆和弦杆Z方向的位移变化量越大.     

基于临界域法的桥梁钢丝腐蚀疲劳寿命

为评估桥梁钢丝服役期间的腐蚀疲劳性能,采用临界域法,根据钢丝腐蚀坑局部应力梯度求解临界距离.采用精细有限元法,建立了钢丝腐蚀疲劳寿命预测模型;通过圆形、三角形和含切口的三角形3种形状腐蚀坑钢丝的疲劳试验,获得了它们的疲劳寿命,并与疲劳寿命的预测结果进行比较.研究结果表明:轴向应力分布决定钢丝的疲劳强度;临界距离随应力集中效应增强而减小;腐蚀钢丝的剩余寿命可根据应力集中系数评估,应力集中系数大于3的腐蚀钢丝应考虑更换.      

桥梁缆索钢丝疲劳性能影响因素试验

为研究桥梁缆索钢丝的疲劳与腐蚀疲劳性能，采用不同强度等级新钢丝、服役7年的斜拉桥拉索钢丝和人工加速腐蚀钢丝开展了缆索钢丝疲劳与腐蚀疲劳试验；根据典型疲劳断口宏观形貌特征，探究了缆索钢丝的疲劳断裂机制；采用威布尔分布函数拟合了缆索钢丝的应力-疲劳寿命曲线，对比了不同钢丝应力-疲劳寿命曲线的差异，揭示了强度等级、应力比、腐蚀损伤和腐蚀疲劳损伤4个关键因素对缆索钢丝抗疲劳性能的影响规律，并建议了相应的疲劳强度曲线。试验结果表明：钢丝未发生腐蚀时抗疲劳性能良好，随着强度等级的提高，缆索钢丝的疲劳强度显著增大，对应的疲劳极限也逐渐上升；缆索钢丝的疲劳强度随应力比的增大而显著减小；腐蚀和腐蚀疲劳损伤均会大幅降低缆索钢丝的疲劳强度，腐蚀疲劳损伤对缆索钢丝剩余疲劳寿命的影响大于单一腐蚀损伤；新钢丝的疲劳裂纹起源于表面划痕或材料不均匀处，对于带腐蚀和腐蚀疲劳损伤的钢丝，蚀坑处存在显著的应力集中，疲劳裂纹源形成于钢丝表面蚀坑处，多源裂纹萌生与裂纹不规则扩展的几率增大；桥梁缆索抗疲劳设计与安全评估时应综合考虑钢丝强度等级、应力比、腐蚀和腐蚀疲劳损伤的影响，试验采用国内桥梁缆索广泛使用的钢丝，得到的疲劳强度可...     

氮合金化HRB500E钢的静态再结晶行为试验研究

为了对相关热轧工艺制度的确定提供必要的理论依据,采用应力松弛法研究了氮合金化HRB500E钢的静态再结晶行为,运用Gleeble-1500D热模拟试验机分析了不同的应变量、应变温度、应变速率对试验钢静态再结晶的影响,并与普通的钒微合金化HRB500E钢进行了对比. 依据试验结果,以Avrami 方程为基础,建立了两种试验钢的静态再结晶动力学模型,并进行了静态再结晶分数曲线与模型预测值的对比检验. 研究结果表明,控制两种试验钢的应变量在0.4～1.0区间递增,应变温度在950～1 100 ℃范围内递增,应变速率在0.1～1.0 s?1范围内递增时,其t_0.5值（再结晶完成50%所需要的时间）均分别随之减少,再结晶速度加快;其中,应变量及应变温度对试验钢静态再结晶的影响较为显著,应变速率次之. 在应变条件相同的情况下,氮合金化HRB500E钢静态再结晶进程滞后于钒微合金化HRB500E钢. 检验结果表明,两种试验钢静态再结晶动力学模型预测结果与试验结果较吻合.      

斜拉索内平行钢丝间摩擦系数的确定

准确识别斜拉索内平行钢丝间的摩擦系数值是确定拉索局部弯曲应力大小的必要条件之一.在摩擦理论的基础上,考虑外荷载、金属表面膜、工况等影响摩擦系数大小的因素,提出了试验室测定和进一步修正镀锌高强钢丝间摩擦系数的方法,为进一步分析斜拉索内钢丝间联合工作情况提供了较为可靠的试验依据.     

三峡库区酸沉降引起的桥梁腐蚀效应

通过对三峡库区自然环境条件研究表明,三峡库区酸沉降频,库区的一些环境条件(尤其是湿度)对桥梁等建筑物的腐蚀效应有加速的作用,库区桥梁中钢材最容易受到腐蚀,其腐蚀可分为一般砼中钢筋的腐蚀、预应力砼中钢筋的腐蚀及其它钢铁材料的腐蚀,此外,桥梁中的砼材料也会与环境的酸性介质发生腐蚀.     

三峡库区酸沉降引起的桥梁腐蚀效应

通过对三峡库区自然环境条件研究表明,三峡库区酸沉降频,库区的一些环境条件(尤其是湿度)对桥梁等建筑物的腐蚀效应有加速的作用,库区桥梁中钢材最容易受到腐蚀,其腐蚀可分为一般砼中钢筋的腐蚀、预应力砼中钢筋的腐蚀及其它钢铁材料的腐蚀,此外,桥梁中的砼材料也会与环境的酸性介质发生腐蚀.     

钢管拱肋分段吊装扣索一次张拉索力改进算法

为改善大跨钢管拱肋分段吊装扣索索力常用算法迭代效率低、计算时耗长, 且忽略了温变影响等不足, 建立了可考虑温变影响和提高计算效率的改进算法; 基于材料力学和几何学相关知识, 推导了吊装过程中拱肋位移变化与温变的理论关系, 并在计入温变引起索长和拱肋位移改变的情况下, 推导出扣索索力变化与温变的理论关系; 基于扣索一次张拉法和ANSYS零阶优化法, 开发了考虑温变影响且在迭代子步中对程序自动搜索实施宏观调控的扣索索力计算程序; 运用改进算法对某主跨300 m钢管混凝土拱桥开展了分段吊装施工控制分析。分析结果表明: 推导的理论公式和有限元分析结果的变化规律一致, 拱肋位移变化的最大相对误差为11%, 索力变化的最大相对误差为18%, 均能满足工程精度要求; 与原算法相比, 采用改进算法的迭代次数由26次缩减到17次, 迭代效率提高了35%, 计算索力与实测索力的最大偏差由276 kN减小到100 kN; 拱肋松索成拱位移理论值与实测值的最大偏差为7 mm, 成拱线形正常; 建立的改进算法可实现扣索一次张拉, 提高迭代效率和计算精度, 运用改进算法控制大跨钢管拱肋吊装施工可使拱肋松索成拱线形满足设计要求。      

钢箱梁桥面沥青混合料燃烧温度荷载与效应分析

为研究在火灾作用下钢箱梁与桥面铺装结构热效应，建立了小尺度钢桥面燃烧试验台，获取了油料火灾作用下沥青铺装层的上表面、中部和下表面温度数据；针对上表面温度数据，拟合得到了一条基于燃烧试验数据的升温曲线，与ISO 834标准升温曲线进行对比，并对小尺度试验的温度场进行了数值模拟验证；建立了11.25 m×3.60 m的钢箱梁桥有限元模型，获取了桥梁在跨中、支座附近和全跨火灾工况下的应力和变形特征。研究结果表明:在试验拟合升温曲线的作用下，二维数值模拟试件的中部温度260.70 ℃和底部温度89.38 ℃与试验数据248.90 ℃和82.59 ℃相近，且升温趋势较一致，说明温度场数值模拟结果可靠；火灾荷载作用区域钢箱梁顶板温度下降最高可达60.91%，表明沥青混合料铺装层能在一定程度上阻挡温度传递；跨中、支座火灾工况下钢箱梁最大Mises应力均出现在火荷载向低温扩散传播的冷热交替区域；跨中火灾工况在火荷载区域出现上挠变形，而支座火灾工况分别在火荷载区域和跨中区域出现上挠和下挠变形；全跨火灾Mises应力分布较均匀，跨中下挠变形严重；3种火灾模式下，基于试验拟合升温曲线的应力和变形数据均滞后且低于ISO 834标准升温曲线。      

强腐后Q345钢力学性能退化试验

系统研究了强腐后Q345钢表面形貌和腐蚀时间对其力学性能退化的影响;采用浓度36%工业盐酸在室温环境下快速腐蚀的方法,设计了腐蚀时间分别为0、1、2、4、8、12、24、48、72 h的9组钢试件;采用三维非接触激光扫描仪和扫描电镜扫描腐蚀钢,测量了最大蚀坑宽度、高度和腐蚀试件厚度,计算了最大蚀坑影响系数;开展了拉伸试验,结合扫描形貌与微观组织形态解释了强腐后Q345钢的力学性能退化机理;建立了浓度36%工业盐酸在室温环境强腐后Q345钢的腐蚀动力学曲线和本构关系模型,揭示了强腐后Q345钢的力学性能退化规律。研究结果表明:随着腐蚀时间的增加,Q345钢的腐蚀动力学曲线展示了腐蚀率的变化规律;腐蚀时间在1 h以内,最大蚀坑影响系数增大最为明显,钢的名义屈服强度、名义抗拉强度、名义弹性模量和伸长率退化较大,分别达到未腐蚀钢的3.00%、0.69%、1.99%和4.88%;当腐蚀时间超过12 h,最大蚀坑影响系数增加缓慢,钢的名义屈服强度、名义抗拉强度、名义弹性模量和伸长率退化较为缓慢,分别达到未腐蚀钢的7.58%、4.02%、10.27%和26.64%;随着最大蚀坑影响系数和腐蚀时间的增加,屈强比变化较小;在腐蚀试件的应力-应变本构关系曲线中,随着腐蚀时间的增加,钢材的屈服平台逐渐缩短甚至消失,钢材由延性破坏转变为脆性破坏。