斜拉索腐蝕損傷與安全性能評定方法研究.pdf

1、對于現(xiàn)代斜拉橋梁來說，拉索系統(tǒng)是其主要承重構(gòu)件，舊有的斜拉橋結(jié)構(gòu)在使用過程中由于不利作用，受到應(yīng)力和腐蝕等因素的影響，致使存在各種缺陷和損傷。大量事故表明，拉索的損傷通常會引起橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)特性發(fā)生改變，進(jìn)而影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性以及使用壽命。故對損傷后的拉索進(jìn)行安全性能評估尤為重要。
　　本文依托973計劃前期研究專項課題“橋梁結(jié)構(gòu)行為演化理論與安全監(jiān)測方法研究”。本文首先介紹了拉索的損傷檢測評估及安全性能等方面的現(xiàn)狀，指

2、出纜索高強(qiáng)鋼絲破壞的主要形式是應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞破壞。對纜索高強(qiáng)鋼絲的無應(yīng)力、靜態(tài)應(yīng)力和交變應(yīng)力三種受力方式進(jìn)行酸性鹽霧試驗，研究受點蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞損傷后的拉索的損傷演化過程及安全性能。
　　①根據(jù)三種損傷狀態(tài)，對鍍鋅鋼絲進(jìn)行酸性鹽霧腐蝕試驗，把鋼絲損傷的過程描述為5個階段:鋼絲完好→鋼絲鍍鋅層銹蝕、鋼絲基質(zhì)均勻銹蝕→鋼絲基質(zhì)輕微點蝕→鋼絲基質(zhì)大量坑蝕→鋼絲發(fā)生應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞，并制定Ⅴ級腐蝕對應(yīng)的腐蝕圖例。對各級鋼絲圖

3、像進(jìn)行灰度分析，提出一種基于表層圖像分析銹蝕拉索技術(shù)狀況的評定方法。根據(jù)鹽霧腐蝕試驗及拉伸試驗數(shù)據(jù)，選取數(shù)據(jù)相關(guān)性較好的腐蝕失重、抗拉強(qiáng)度及斷后伸長率為特征參量，給出各級鋼絲的級評定標(biāo)準(zhǔn)。
　?、诮⒘税肭蛐蔚狞c蝕坑模型，計算了不同失重下的蝕坑深度，給出了點蝕坑腐蝕速率的計算公式。根據(jù)實驗條件為參數(shù)，計算鋼絲材料的斷裂韌性KIC=117.6MPa√m，通過斷裂韌性求得應(yīng)力腐蝕強(qiáng)度因子閾值KISCC=46.8 MPa√m。最后根據(jù)損

4、傷力學(xué)理論提出應(yīng)力腐蝕損傷演化模型。根據(jù)應(yīng)力強(qiáng)度因子準(zhǔn)則，計算了當(dāng)應(yīng)力比R=0時的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展閾值△Kth=3.64 MPa√m。
　?、垡肓说刃Я鸭y深度的概念，根據(jù)等效裂紋深度計算等效應(yīng)力強(qiáng)度因子。將鋼絲裂紋的三維模型巧妙的轉(zhuǎn)化為平面應(yīng)變問題，采用直線外推法，用有限元軟件ANSYS模擬不同蝕坑深度下裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子值。并與理論計算值相比較。提出基于斷裂韌性的剩余強(qiáng)度的計算方法，最后根據(jù)破損安全理論，給出腐蝕疲勞損傷的