橋梁拉吊索用高強鍍鋅鋼絲銹蝕與疲勞性能研究.pdf

1、拉吊索是大跨度橋梁（斜拉橋，懸索橋）的主要承重構(gòu)件，所用材料大多數(shù)為高強鋼絲或鋼絞線。實際運營中橋梁的拉吊索除長期處于高應(yīng)力狀態(tài)、承受車輛荷載和風(fēng)荷載等活載的反復(fù)作用外，還會受到所處環(huán)境腐蝕介質(zhì)的侵蝕。高應(yīng)力、疲勞荷載和腐蝕作用增大了拉吊索斷裂的風(fēng)險，導(dǎo)致大部分拉吊索的使用壽命僅有20～30年。因此，研究拉吊索用高強鋼絲銹蝕后的承載力和腐蝕疲勞性能具有重要的意義，以能夠在合適的時間對拉吊索進(jìn)行維修和更換，減少換索帶來的經(jīng)濟(jì)損失，延長橋梁

2、的使用壽命。本文結(jié)合國家基礎(chǔ)性項目（973項目）“特大跨橋梁安全性設(shè)計與評定的基礎(chǔ)理論研究”的課題3“多因素作用下特大跨橋梁性能演化特征”(2015CB057703)，開展了橋梁拉吊索用高強鍍鋅鋼絲銹蝕與疲勞性能的研究。本文主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)對高強鍍鋅鋼絲試樣，分10d、20d、30d、40d、50d、60d和90d進(jìn)行酸性鹽霧試驗，采用半球形刻痕模擬銹蝕鋼絲表面的蝕坑，對銹蝕鋼絲和刻痕鋼絲進(jìn)行靜力拉伸試驗。結(jié)果表明

3、，高強鋼絲彈性模量和屈服強度對銹蝕程度和刻痕深度不敏感;隨著鋼絲銹蝕程度和刻痕深度的增大，極限強度和極限應(yīng)變出現(xiàn)下降趨勢，其中極限應(yīng)變下降更為顯著，刻痕鋼絲拉伸斷口具有脆性斷裂特性。
　　(2)對未銹蝕鋼絲和酸性鹽霧中暴露10d和60d后的高強鋼絲進(jìn)行200萬次、不同應(yīng)力幅下的疲勞加載，然后進(jìn)行靜力拉伸試驗。結(jié)果表明，疲勞損傷對鋼絲彈性模量影響不大;銹蝕程度較高時，鋼絲強度損失對疲勞損傷較為敏感;極限應(yīng)變對疲勞損傷最為敏感。

4、>　　(3)通過連續(xù)酸性鹽霧試驗和銅加速鹽霧試驗得到不同銹蝕程度的鋼絲試樣，然后進(jìn)行疲勞試驗。結(jié)果表明，鍍鋅層銹蝕和均勻銹蝕對鋼絲疲勞壽命影響較小;隨著銹蝕程度的增加，蝕坑的出現(xiàn)會顯著降低鋼絲的疲勞壽命，但進(jìn)一步的銹蝕，鋼絲疲勞壽命下降趨勢變緩;鋼絲疲勞破壞斷口表現(xiàn)為脆性破壞。
　　(4)對高強鋼絲表面進(jìn)行預(yù)制裂紋處理，研究環(huán)境條件（大氣環(huán)境，潮濕環(huán)境，鹽霧環(huán)境）、溫度、加載頻率、應(yīng)力幅等因素對預(yù)裂鋼絲疲勞壽命的影響。結(jié)果表明，應(yīng)