盐雾环境下斜拉索应力腐蚀与腐蚀疲劳试验研究

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1、分类号U444单位代码10618密级公开学号2120086011硕士学位论文盐雾环境下斜拉索应力腐蚀与腐蚀疲劳试验研究研究生姓名：李文治导师姓名及职称：吴海军教授申请学位类别工学学位授予单位重庆交通大学一级学科名称土木工程论文提交日期2015年06月10日二级学科名称桥梁与隧道工程论文答辩日期2015年06月04日2015年06月10日ExperimentalResearchonStressCorrosionandCorrosionFatigueUnderSaltFogEnvironmentandLoadingA

2、DissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiWenzhiSupervisor：Prof.WuHaijunChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创牲声明，本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明

3、确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期；年＾月日＾重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被爸阅和借阅。本人授权重庆交通大学可Ｗ将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不

4、限于汇编，、复制、发行、信息网络传播等）同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名指导教师签名曰期：＞＾护年＾月曰曰期年乂月曰＾本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定早受相关权益。Ｊ学位论文ｆ储签名指导教酸备曰期：年月曰曰期：年占月曰＇Ｉ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

5、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

6、的影响。通过工业数码显微镜与图像处理软件GSA-ImageAnalyser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

7、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

8、尖应力则越小。关键词：钢绞线，腐蚀试验，应力腐蚀，腐蚀疲劳，裂纹扩展速率IABSTACTCablebreakaccidentsandfrequentlychangingcableathomeandabroadshowthathumaninthestudyofcabledamageconditionevaluationandremaininglifepredictionfi