重要基礎(chǔ)設(shè)施軌道交通雜散電流腐蝕機理與影響規(guī)律.pdf

1、快速發(fā)展軌道交通是我國的重大戰(zhàn)略需求。軌道交通具有運量大、速度快等顯著優(yōu)點，是解決交通運輸壓力的最有效途徑，但是軌道交通為人們的出行帶來方面的同時也產(chǎn)生了新的問題，雜散電流腐蝕損傷（Stray Current Corrosion Damage，SCCD）嚴(yán)重威脅軌道沿線重要基礎(chǔ)設(shè)施的服役安全。針對軌道交通用鋼筋混凝土橋梁和沿線埋地金屬管線兩類重要基礎(chǔ)設(shè)施，揭示了雜散電流（Stray Current，SC）產(chǎn)生和腐蝕機理，建立了數(shù)值模擬方

2、法并進(jìn)行了試驗驗證，提出了腐蝕防護(hù)具體措施。
　　分析了軌道交通 SC的產(chǎn)生和腐蝕機理。結(jié)果表明 SCCD具有強烈、動態(tài)、局部的顯著特點，在陰陽極的周圍電解質(zhì)區(qū)域引發(fā)系列復(fù)雜的腐蝕電化學(xué)過程，嚴(yán)重影響下部鋼混橋梁和沿線埋地金屬管線的服役安全。此外，提出了埋地金屬管線和高架橋中 SC定量分析等效電路模型，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)給出了各參數(shù)的取值或計算方法，并結(jié)合工程實例給出了單跨橋面板中SC定量計算的簡化模型。
　　應(yīng)用COMSO

3、L中的電流接口和二次電流分布接口相互耦合，并結(jié)合鋼筋動電位掃描極化邊界條件，建立了SCCD電場分布的三維數(shù)值模擬方法，對橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋表面陰陽極區(qū)的腐蝕狀態(tài)隨電壓幅值的變化情況進(jìn)行了系統(tǒng)分析。發(fā)現(xiàn)當(dāng)橋面板與橋墩之間的絕緣支座電阻率大于5?105Ω●m時，SC不會對橋墩及下部結(jié)構(gòu)造成干擾。此外，靠近 SC泄露點附近，鋼筋表面半電位負(fù)向偏移而作為陰極處于合理保護(hù)、欠保護(hù)或過保護(hù)狀態(tài)；而靠近 SC回流點附近，半電位正向偏移，從而作為陽極處于加速

4、腐蝕狀態(tài)?；谒⒌腟CCD數(shù)值計算模型，搭建了鋼混高架橋縮尺模型，對多種工況下鋼筋表面的半電位分布狀態(tài)進(jìn)行測試，并與數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行對比分析。
　　建立了SC在土壤域中分布狀態(tài)的三維數(shù)值計算方法，并提出了判斷埋地金屬管線距離軌道交通最小安全距離的實用計算方法。利用所建立的SCCD電場三維數(shù)值模擬方法，結(jié)合金屬管線動電位掃描極化邊界條件，分別對無腐蝕防護(hù)層、腐蝕防護(hù)層局部缺陷和腐蝕防護(hù)層完好的埋地金屬管線進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在10V

5、電壓作用下，腐蝕防護(hù)層存在局部缺陷的金屬管線陽極區(qū)的腐蝕速率（8.1200 mm/a）大于無腐蝕防護(hù)層的（1.2858 mm/a），且腐蝕防護(hù)層完好的金屬管線不會受到SC的腐蝕干擾。對所建立的SCCD數(shù)值計算模型，搭建了埋地金屬管線縮尺試驗?zāi)Ｐ停瑢Χ喾N工況下管線表面的管地電位分布狀態(tài)進(jìn)行測試，并與數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行對比分析。
　　從 SC產(chǎn)生源頭和基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)構(gòu)造層面提出了常用的SCCD防護(hù)措施，并結(jié)合橋面板實例對影響 SC泄露的軌