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橋梁索結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞性能與損傷機(jī)理 版權(quán)信息
- ISBN：9787030710536
- 條形碼：9787030710536 ; 978-7-03-071053-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
橋梁索結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞性能與損傷機(jī)理 內(nèi)容簡介
本書針對斜拉橋拉索、懸索橋主纜、拱橋吊索等橋梁索結(jié)構(gòu)，開展了服役環(huán)境下工作性能與腐蝕疲勞損傷的調(diào)查統(tǒng)計分析，進(jìn)行了荷載/環(huán)境耦合作用下室內(nèi)人工加速腐蝕疲勞試驗(yàn)研究，揭示了鍍鋅平行鋼絲、鋼絞線拉（吊）索在鹽霧、酸雨、濕熱環(huán)境與靜力、交變荷載耦合作用下的材料腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞性能與損傷機(jī)理，研究了損傷拉索的物理力學(xué)性能，建立了基于圖像灰度分析的拉索技術(shù)狀況評定方法，進(jìn)一步結(jié)合拉索損傷演化模型，提出了拉索基于破損安全的使用壽命預(yù)測方法及評定技術(shù)。 本書可作為高等院校土木工程專業(yè)、橋梁與隧道工程專業(yè)的教學(xué)用書，也可為橋梁科研人員和設(shè)計、施工人員提供技術(shù)參考。
橋梁索結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞性能與損傷機(jī)理 目錄
目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 橋梁索結(jié)構(gòu)服役現(xiàn)狀 1
1.2 拉索服役性能劣化機(jī)理 9
1.2.1 環(huán)境腐蝕 9
1.2.2 應(yīng)力腐蝕 11
1.2.3 腐蝕疲勞 12
1.2.4 點(diǎn)蝕坑向腐蝕疲勞裂紋的轉(zhuǎn)化 16
參考文獻(xiàn) 18
第2章 鹽霧環(huán)境下鋼絞線應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞試驗(yàn) 21
2.1 試驗(yàn)概況 21
2.2 試驗(yàn)方法與原理 23
2.2.1 對PE護(hù)套鋼絞線的處理 23
2.2.2 對環(huán)境腐蝕的模擬和加速 25
2.2.3 應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞的模擬 26
2.2.4 拉伸試驗(yàn) 28
2.3 鹽霧環(huán)境下鋼絞線腐蝕結(jié)果分析 29
2.3.1 腐蝕試樣后處理 29
2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 30
2.3.3 腐蝕失重分析 42
2.3.4 PE護(hù)套在不同破壞形式下的腐蝕狀況分析 44
2.3.5 腐蝕鋼絞線的斷口特征與斷裂機(jī)理分析 46
2.4 應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展及有限元分析 49
2.5 小結(jié) 55
參考文獻(xiàn) 56
第3章 鹽霧環(huán)境下平行鋼絲束應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞試驗(yàn) 58
3.1 人工加速鹽霧腐蝕試驗(yàn) 58
3.1.1 加速鹽霧腐蝕試驗(yàn)介紹 58
3.1.2 試驗(yàn)內(nèi)容 59
3.1.3 試驗(yàn)現(xiàn)象 62
3.1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 62
3.2 斜拉索腐蝕有限元分析 70
3.2.1 有限元模型的建立 70
3.2.2 全面腐蝕對鋼絲受力性能的影響 72
3.2.3 蝕坑深度對鋼絲受力性能的影響 75
3.2.4 蝕坑形狀對鋼絲受力性能的影響 77
3.2.5 蝕坑凈間距對鋼絲受力性能的影響 79
3.3 小結(jié) 82
參考文獻(xiàn) 82
第4章 酸雨環(huán)境下斜拉橋拉索應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞試驗(yàn) 84
4.1 酸雨環(huán)境下斜拉橋拉索的人工加速腐蝕試驗(yàn) 84
4.1.1 酸雨與荷載耦合作用下的人工加速試驗(yàn) 84
4.1.2 試件材料及物理性能 85
4.1.3 試驗(yàn)設(shè)備 85
4.1.4 酸雨腐蝕溶液 86
4.1.5 試驗(yàn)實(shí)施內(nèi)容 86
4.1.6 試驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論 89
4.2 斜拉橋拉索的損傷有限元分析 100
4.2.1 有限元模型的建立 101
4.2.2 均勻腐蝕狀態(tài)下鋼絞線的受力分析 102
4.2.3 局部腐蝕狀態(tài)下拉索的受力分析 105
4.2.4 蝕坑縱向凈間距對鋼絞線受力性能的影響 107
4.2.5 全面腐蝕與局部腐蝕復(fù)合狀態(tài)下鋼絞線的受力分析 108
4.2.6 疲勞分析 109
4.3 酸雨環(huán)境下斜拉橋耐久性分析預(yù)測 110
4.3.1 拉索失效的判據(jù) 110
4.3.2 拉索壽命預(yù)測的工程應(yīng)用 111
4.4 基于細(xì)觀損傷力學(xué)的有效模量分析 113
4.5 小結(jié) 118
參考文獻(xiàn) 118
第5章 斜拉橋拉索腐蝕疲勞損傷演化規(guī)律與剩余壽命預(yù)測方法 120
5.1 拉索斷裂過程 120
5.2 剩余壽命的預(yù)測流程 121
5.3 小結(jié) 123
參考文獻(xiàn) 123
第6章 斜拉橋拉索腐蝕損傷后的性能評價方法 124
6.1 損傷拉索安全評估 124
6.1.1 拉索應(yīng)力狀態(tài)及腐蝕失效特點(diǎn) 124
6.1.2 拉索安全性能評估方法 125
6.2 腐蝕損傷程度評價 129
6.2.1 拉索損傷狀態(tài) 129
6.2.2 銹蝕鋼絲評級 131
6.2.3 基于表層圖像分析的銹蝕拉索技術(shù)狀況評定方法 134
6.2.4 各級銹蝕鋼絲試驗(yàn)結(jié)果 142
6.3 損傷拉索安全性能評估 147
6.4 腐蝕拉索力學(xué)性能仿真 149
6.4.1 鋼絲有限元模擬 149
6.4.2 拉索有限元模擬 153
6.5 小結(jié) 157
參考文獻(xiàn) 157
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 橋梁索結(jié)構(gòu)服役現(xiàn)狀 1
1.2 拉索服役性能劣化機(jī)理 9
1.2.1 環(huán)境腐蝕 9
1.2.2 應(yīng)力腐蝕 11
1.2.3 腐蝕疲勞 12
1.2.4 點(diǎn)蝕坑向腐蝕疲勞裂紋的轉(zhuǎn)化 16
參考文獻(xiàn) 18
第2章 鹽霧環(huán)境下鋼絞線應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞試驗(yàn) 21
2.1 試驗(yàn)概況 21
2.2 試驗(yàn)方法與原理 23
2.2.1 對PE護(hù)套鋼絞線的處理 23
2.2.2 對環(huán)境腐蝕的模擬和加速 25
2.2.3 應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞的模擬 26
2.2.4 拉伸試驗(yàn) 28
2.3 鹽霧環(huán)境下鋼絞線腐蝕結(jié)果分析 29
2.3.1 腐蝕試樣后處理 29
2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 30
2.3.3 腐蝕失重分析 42
2.3.4 PE護(hù)套在不同破壞形式下的腐蝕狀況分析 44
2.3.5 腐蝕鋼絞線的斷口特征與斷裂機(jī)理分析 46
2.4 應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展及有限元分析 49
2.5 小結(jié) 55
參考文獻(xiàn) 56
第3章 鹽霧環(huán)境下平行鋼絲束應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞試驗(yàn) 58
3.1 人工加速鹽霧腐蝕試驗(yàn) 58
3.1.1 加速鹽霧腐蝕試驗(yàn)介紹 58
3.1.2 試驗(yàn)內(nèi)容 59
3.1.3 試驗(yàn)現(xiàn)象 62
3.1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 62
3.2 斜拉索腐蝕有限元分析 70
3.2.1 有限元模型的建立 70
3.2.2 全面腐蝕對鋼絲受力性能的影響 72
3.2.3 蝕坑深度對鋼絲受力性能的影響 75
3.2.4 蝕坑形狀對鋼絲受力性能的影響 77
3.2.5 蝕坑凈間距對鋼絲受力性能的影響 79
3.3 小結(jié) 82
參考文獻(xiàn) 82
第4章 酸雨環(huán)境下斜拉橋拉索應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞試驗(yàn) 84
4.1 酸雨環(huán)境下斜拉橋拉索的人工加速腐蝕試驗(yàn) 84
4.1.1 酸雨與荷載耦合作用下的人工加速試驗(yàn) 84
4.1.2 試件材料及物理性能 85
4.1.3 試驗(yàn)設(shè)備 85
4.1.4 酸雨腐蝕溶液 86
4.1.5 試驗(yàn)實(shí)施內(nèi)容 86
4.1.6 試驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論 89
4.2 斜拉橋拉索的損傷有限元分析 100
4.2.1 有限元模型的建立 101
4.2.2 均勻腐蝕狀態(tài)下鋼絞線的受力分析 102
4.2.3 局部腐蝕狀態(tài)下拉索的受力分析 105
4.2.4 蝕坑縱向凈間距對鋼絞線受力性能的影響 107
4.2.5 全面腐蝕與局部腐蝕復(fù)合狀態(tài)下鋼絞線的受力分析 108
4.2.6 疲勞分析 109
4.3 酸雨環(huán)境下斜拉橋耐久性分析預(yù)測 110
4.3.1 拉索失效的判據(jù) 110
4.3.2 拉索壽命預(yù)測的工程應(yīng)用 111
4.4 基于細(xì)觀損傷力學(xué)的有效模量分析 113
4.5 小結(jié) 118
參考文獻(xiàn) 118
第5章 斜拉橋拉索腐蝕疲勞損傷演化規(guī)律與剩余壽命預(yù)測方法 120
5.1 拉索斷裂過程 120
5.2 剩余壽命的預(yù)測流程 121
5.3 小結(jié) 123
參考文獻(xiàn) 123
第6章 斜拉橋拉索腐蝕損傷后的性能評價方法 124
6.1 損傷拉索安全評估 124
6.1.1 拉索應(yīng)力狀態(tài)及腐蝕失效特點(diǎn) 124
6.1.2 拉索安全性能評估方法 125
6.2 腐蝕損傷程度評價 129
6.2.1 拉索損傷狀態(tài) 129
6.2.2 銹蝕鋼絲評級 131
6.2.3 基于表層圖像分析的銹蝕拉索技術(shù)狀況評定方法 134
6.2.4 各級銹蝕鋼絲試驗(yàn)結(jié)果 142
6.3 損傷拉索安全性能評估 147
6.4 腐蝕拉索力學(xué)性能仿真 149
6.4.1 鋼絲有限元模擬 149
6.4.2 拉索有限元模擬 153
6.5 小結(jié) 157
參考文獻(xiàn) 157
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橋梁索結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞性能與損傷機(jī)理 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 橋梁索結(jié)構(gòu)服役現(xiàn)狀 索結(jié)構(gòu)是斜拉橋的主要承重結(jié)構(gòu)之一，其耐久性直接影響橋梁運(yùn)營的安全。由于拉索系統(tǒng)長期承受交變荷載并暴露于自然環(huán)境中，易遭受環(huán)境腐蝕。當(dāng)索內(nèi)鋼絲受到嚴(yán)重腐蝕而發(fā)生斷裂時，可導(dǎo)致拉索系統(tǒng)失效，影響到橋梁的安全和使用壽命。本書基于細(xì)觀損傷力學(xué)理論，通過交變荷載作用下斜拉索加速腐蝕試驗(yàn)研究與理論分析，研究拉索在交變應(yīng)力與侵蝕性環(huán)境耦合作用下的腐蝕疲勞損傷機(jī)理與演化規(guī)律，揭示交變應(yīng)力對拉索腐蝕疲勞性能的耦合作用效應(yīng)，并建立綜合考慮疲勞荷載與腐蝕性環(huán)境耦合作用的拉索極限承載力與剩余壽命預(yù)測方法，進(jìn)一步提出斜拉索腐蝕疲勞損傷后的力學(xué)性能評價方法，從而為科學(xué)評價斜拉橋拉索技術(shù)狀況、延長拉索使用壽命和改進(jìn)拉索防腐蝕設(shè)計提供理論依據(jù)。 從1955年德國建成**座現(xiàn)代意義上的斜拉橋以來，世界各國已經(jīng)修建了300多座斜拉橋，我國占三分之一以上，其中跨徑超過400m的特大跨徑斜拉橋近30座，斜拉橋已成為跨越海洋、大江大河的首選橋型。目前，斜拉橋拉索系統(tǒng)采用的鋼絲多種多樣，概括起來大致分為高強(qiáng)度冷拔碳素鋼絲、環(huán)氧涂覆鋼絲、鍍鋅鋼絲和熱浸鍍鋅鋼絲四種，其中高強(qiáng)度冷拔碳素鋼絲*先出現(xiàn)在斜拉橋建造結(jié)構(gòu)中，但由于其自身的缺陷并未大量運(yùn)用于工程中，而鍍鋅鋼絲因其抗拉強(qiáng)度高、延伸率好、松弛值低、應(yīng)力損失小、抗疲勞性能優(yōu)良、防護(hù)能力強(qiáng)等諸多特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 斜拉索作為斜拉橋的關(guān)鍵構(gòu)件，具有承擔(dān)荷載、傳遞荷載的功能，其服役狀況會對橋梁運(yùn)營的安全產(chǎn)生直接影響。由于拉索系統(tǒng)長期承受交變荷載并暴露于自然環(huán)境中，極易遭受環(huán)境腐蝕，特別是我國酸雨區(qū)面積已占國土面積的三分之一，成為繼歐洲、北美之后世界第三大重酸雨沉降區(qū)，在這種大氣污染嚴(yán)重地區(qū)、水污染嚴(yán)重地區(qū)、海洋性環(huán)境中，斜拉橋索內(nèi)鋼絲極易遭受環(huán)境中、等腐蝕介質(zhì)的侵蝕。我國廣州海印大橋、濟(jì)南黃河大橋、重慶石門大橋、重慶涪陵長江大橋、四川犍為岷江大橋、宜賓岷江大橋、云南三達(dá)地怒江大橋、天津永和大橋、陜西三原新龍大橋、廣東九江大橋、南寧白沙大橋等多座斜拉橋在運(yùn)營7～18年后出現(xiàn)了保護(hù)層老化開裂、拉索銹蝕斷裂、斷絲、拉索松弛等病害，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到原有30年的設(shè)計使用壽命，不得不花費(fèi)巨資更換斜拉索。因此，拉索銹蝕、斷絲等現(xiàn)象已成為大多數(shù)斜拉橋面臨的問題。 截至2020年底，我國公路橋梁數(shù)量已超過91萬余座，世界上已建成的主跨跨徑*大的前10座斜拉橋、懸索橋、拱橋中，我國分別占有7座、6座和6座[1]。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)、科技的迅猛發(fā)展，以及國家“一帶一路”倡議的推進(jìn)，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)突飛猛進(jìn)。斜拉橋已突破千米跨度，如主跨1092m的上海滬通鐵路大橋；鋼管混凝土拱橋主跨達(dá)到575m，如廣西平南三橋。目前我國建成的斜拉橋較多，拉索橋往往是設(shè)計師們青睞的橋型，如蘇通長江大橋、東海大橋、港珠澳大橋、廈漳跨海大橋以及廣東虎門二橋等。這些大橋不僅有效克服了橋梁跨度大的問題，而且經(jīng)濟(jì)、美觀，推動著我國土木工程技術(shù)向更高、更強(qiáng)方向發(fā)展。然而，任何事情都具有正反兩方面的真理，拉索橋也并不例外，拉吊索腐蝕、斷索以及垮橋問題日益突出[2]。當(dāng)前，對于懸索橋主纜的更換還沒有適宜的方法，而懸索橋的吊索、斜拉橋的斜拉索、拱橋的吊桿頻繁出現(xiàn)病害，個別橋梁還因?yàn)槔跛髌茢嘣斐煽鍢蚴鹿剩缢拇ㄒ速e小南門大橋、福建武夷山大橋、新疆孔雀河大橋等。垮橋事故的發(fā)生總是伴隨著人民的生命安全和財產(chǎn)的重大損失、社會影響等問題，給經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了難以彌補(bǔ)的損失。拉吊索的服役可靠性得到人們的重視，它直接關(guān)系到整個拉索橋的安全，已成為衡量整個拉索橋性能的重要指標(biāo)之一。如何提高拉吊索的服役可靠性以及精準(zhǔn)安全風(fēng)險評估，保證拉索橋運(yùn)營安全以及人民生命財產(chǎn)安全是土木工程人必須考慮的問題。除加強(qiáng)設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)等管理措施外，及時掌握拉吊索的動態(tài)服役可靠性，準(zhǔn)確評估安全風(fēng)險也是行之有效的方法之一。 國內(nèi)外已建斜拉橋的運(yùn)營觀測表明，斜拉橋正在經(jīng)受拉索耐久性問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和威脅。如貴州南盤江大橋，原大橋主橋?yàn)榭鐝?40m的鋼桁架懸索橋，于1998年11月建成投入運(yùn)營。運(yùn)營不到17年，主纜、吊索銹蝕嚴(yán)重，于2015年拆除重建為連續(xù)剛構(gòu)橋；2012年建成的西藏波密縣扎木鎮(zhèn)至墨脫縣縣城公路的西莫河大橋(橋址位于雅魯藏布江大峽谷的上游，大橋服役環(huán)境復(fù)雜，氣候多變且潮濕，是印度洋南來水汽進(jìn)入我國青藏高原的*大通道，也是我國氣候變化的啟動區(qū))，2017年檢測發(fā)現(xiàn)主纜、吊索腐蝕嚴(yán)重，面臨更換[3]。而斜拉橋的斜拉索以及中下承式拱橋的吊桿更是因?yàn)楦g損傷，可靠性降低，頻繁更換。Dolley等[4]與Mahmoud[5]調(diào)查了世界各地的近百座斜拉橋并進(jìn)行了外觀檢查，發(fā)現(xiàn)全球范圍內(nèi)過去幾十年建造的很多座斜拉橋因拉索腐蝕正面臨危險，日本推出的新平行鋼絲系統(tǒng)的防腐壽命也僅為25～30年。德國Kohlbrand Estuary大橋在運(yùn)營兩年后，發(fā)現(xiàn)拉索下部錨固端嚴(yán)重腐蝕，有25根斷絲，全橋更換拉索花費(fèi)6000萬美元，為原造價的4倍。委內(nèi)瑞拉Maracaibo大橋斜拉索有25根嚴(yán)重銹蝕、1根斷裂，更換拉索花費(fèi)約5000萬美元。法國St. Nazaire大橋斜拉索腐蝕嚴(yán)重，拉索表面大量銹蝕并發(fā)生剝落。諸如此類，還有美國的Pasco-Kennewick大橋、英國的WyeBridge橋梁。 我國20世紀(jì)70年代至90年代初修建的30多座斜拉橋中，已經(jīng)加固修復(fù)的斜拉橋占65%，4座斜拉橋已經(jīng)拆除或改成其他橋型，有46%的斜拉橋已全部或部分更換了斜拉索，尚有10余座斜拉橋需要換索。廣州海印大橋1988年建成，1995年5月25日發(fā)生了9號索銹蝕斷裂事故，后來發(fā)現(xiàn)15號索也有斷絲現(xiàn)象，被迫進(jìn)行耗資2000萬元、為期半年的全橋換索工程。濟(jì)南黃河大橋拉索腐蝕嚴(yán)重，為防止發(fā)生突發(fā)事故，于1995年9月更換了全部88根斜拉索[6]。重慶石門大橋216根拉索中有130根存在各類缺陷共393處，鋼絲嚴(yán)重腐蝕、銹蝕，于2006年7月更換了36根拉索，2008年10月更換剩余拉索，整個換索工期長達(dá)1年多，對當(dāng)?shù)亟煌ㄔ斐蓢?yán)重影響[7]。四川犍為岷江大橋經(jīng)過10年的運(yùn)營，斜拉索聚乙烯(PE)保護(hù)層嚴(yán)重開裂、斷裂，斜拉索腐蝕斷絲，*小破斷安全系數(shù)僅為1.97，為確保大橋運(yùn)營安全，于2000年10月更換了全部384根拉索。重慶涪陵長江大橋斜拉索共有29處銹蝕，于2012年9月進(jìn)行全橋212根拉索更換工程。陜西三原新龍大橋2006年10月兩根拉索斷裂，PE護(hù)套開裂、拉索腐蝕、斷裂，被迫進(jìn)行換索。廣東南海九江大橋經(jīng)過9年運(yùn)營，發(fā)現(xiàn)70%的拉索PE套管破損，嚴(yán)重的已有剝落現(xiàn)象，內(nèi)部平行鋼絲腐蝕、銹蝕嚴(yán)重，拉索斷絲數(shù)量已達(dá)1/3，于1998年對11根腐蝕嚴(yán)重的拉索實(shí)施了更換，2000年更換了剩余拉索[8]。上虞章鎮(zhèn)斜拉橋80根斜拉索中有26處銹蝕，個別銹蝕深度達(dá)1.0mm，銹蝕較為嚴(yán)重，實(shí)測索力與設(shè)計索力有較大偏差，于2008年進(jìn)行了全橋換索。云南三達(dá)地怒江大橋斜拉索PE防護(hù)套老化嚴(yán)重，高強(qiáng)鋼絲銹蝕嚴(yán)重，部分鋼絲截面已削弱，嚴(yán)重影響大橋的安全運(yùn)營，于2004年進(jìn)行了云南省首例換索工程。云南金沙江皎平渡大橋PE護(hù)套老化，拉索、錨具銹蝕，2008年進(jìn)行了全橋換索。南寧市白沙大橋斜拉索PE護(hù)套開裂、老化日趨嚴(yán)重，拉索銹蝕，2006年進(jìn)行了換索。柳州壺西大橋1994年建成，2001年發(fā)現(xiàn)鋼絞線拉索大部分出現(xiàn)銹蝕，部分形成嚴(yán)重凹坑，于2006年對104根斜拉索全部進(jìn)行更換。珠海淇澳大橋2001年建成，運(yùn)營7年后發(fā)現(xiàn)127根斜拉索PE護(hù)套開裂，拉索鋼絲銹蝕，風(fēng)致振動強(qiáng)烈，部分索力超限，于2007年進(jìn)行全橋換索。此外，還有天津永和大橋(2007年)、廣西紅水河鐵路斜拉橋(1998年)、湖南銀盆嶺大橋(2012年)等也由于銹蝕而進(jìn)行了拉索更換[9]。 從上述國內(nèi)外斜拉橋拉索病害與換索工程可以看出，斜拉索遠(yuǎn)沒有達(dá)到30年的設(shè)計使用壽命，多數(shù)是拉索銹蝕、斷絲導(dǎo)致承載力降低，不得不提早換索。但是大多數(shù)斜拉橋更換拉索時，并沒有進(jìn)一步根據(jù)拉索腐蝕狀態(tài)對承載力和剩余壽命進(jìn)行評價，更沒有綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素、斜拉索的腐蝕速率來選擇*佳換索時間。 日本、美國較早開展拉索腐蝕方面的試驗(yàn)與理論研究，特別是對海洋性環(huán)境中拉索的腐蝕研究。日本Honshu-Shikoku橋梁管理部門對其負(fù)責(zé)的多座斜拉橋和懸索橋開展了運(yùn)營期間拉索腐蝕破壞情況現(xiàn)場調(diào)查，積累了多年現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)，并進(jìn)行拉索預(yù)防性維護(hù)方法研究，提出防腐蝕涂料涂覆、通風(fēng)除濕、靜態(tài)和動態(tài)行為監(jiān)測等措施。Brown[10]采用有限元分析方法研究拉索表面微結(jié)構(gòu)對橋梁鍍Zn-Al鋼絲腐蝕行為的影響，提出鍍Zn-Al鋼絲腐蝕理論模型，但該模型需要進(jìn)一步通過試驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。此外，Kheyroddin等[11]將海水作為腐蝕介質(zhì)，在靜態(tài)荷載的作用下開展加速腐蝕試驗(yàn)，對比研究了不同防護(hù)體系的防腐效果。不僅如此，有學(xué)者通過人工加速腐蝕試驗(yàn)方法，重點(diǎn)探討了拉索在NaCl腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為，獲取鋼絲樣品失重量、抗拉強(qiáng)度、延伸率等指標(biāo)。結(jié)果表明，水和溫度是*易造成拉索腐蝕的環(huán)境因素，通過加速腐蝕試驗(yàn)證明拉索錨頭端腐蝕*為嚴(yán)重，中部和頂端未被腐蝕，溶液中NaCl濃度增加和溫度升高都會加速鍍鋅鋼絞線的腐蝕。 張平[12]將高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲腐蝕分為四個階段。階段1：鋼絲表面有輕微金屬光澤，但可能在局部位置出現(xiàn)肉眼可見的白色銹點(diǎn)。階段2：鋼絲表面光澤黯淡，甚至覆蓋一層鋅腐蝕產(chǎn)物(白色氧化皮)，但沒有鐵基體腐蝕出現(xiàn)。階段3：鐵銹出現(xiàn)在鋼絲表面，鍍鋅層基本耗盡。階段4：紅色鐵銹替代白色銹蝕產(chǎn)物覆蓋于鋼絲表面，表面變得粗糙，出現(xiàn)蝕坑。Furuya等[13]采用2m長拉索樣品在自然環(huán)境(溫度13～23℃，相對濕度30%～100%)中進(jìn)行暴露試驗(yàn)，根據(jù)暴露過程中拉索不同部位溫度和相對濕度在24h內(nèi)隨時間的變化曲線，將拉索中鍍鋅鋼絲所處環(huán)境劃分為4類，研究認(rèn)為索內(nèi)水分和高溫是形成索內(nèi)惡劣腐蝕環(huán)境的主要原因，其中底端因浸泡在水溶液中而腐蝕*為嚴(yán)重。Nakamura等[14]根據(jù)Furuya等得到的拉索內(nèi)部不同部位環(huán)境，分別將橋梁用高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲樣品置入模擬相應(yīng)環(huán)境的腐蝕裝置中，對不同模擬環(huán)境中鋼絲樣品的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對試驗(yàn)溫度、相對濕度、NaCl溶液濃度等影響因素對腐蝕速率的影響進(jìn)行了討論，并估算了相應(yīng)腐蝕條件下鋼絲鍍鋅層耗盡時間。Nakamura?等[14]將鍍鋅高強(qiáng)鋼絲所處的可能環(huán)境劃分為4類，并得到4種模擬拉索腐蝕環(huán)境中高強(qiáng)鋼絲的腐蝕速率。 由于我國大跨度斜拉橋發(fā)展歷史不長，起步較晚，人們對拉索腐蝕的認(rèn)識還不夠深入，目前開展的工作主要是橋梁管理部門對斜拉橋拉索腐蝕破壞特征現(xiàn)場檢測和數(shù)據(jù)積累，直到后期才開始逐漸對拉索的腐蝕機(jī)理進(jìn)行探索。如陳惟珍等[15]、徐俊等[16]對上海恒豐路立交橋換下的拉索進(jìn)行了力學(xué)試驗(yàn)研究。研究表明，拉索與鋼絲的韌性隨著鋼絲腐蝕程度的惡化而顯著降低。當(dāng)鋼絲腐蝕程度輕微時，鋼絲延伸率與設(shè)計要求基本吻合；當(dāng)鋼絲嚴(yán)重腐蝕后，鋼絲的延伸率遠(yuǎn)低于設(shè)計要求。此外，根據(jù)腐蝕鋼絲外觀形貌，將拉索表層鋼絲銹蝕程度劃分為8個等級，如圖?1.1?所示。該方法的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀、方便地反映出拉索銹蝕的規(guī)律，缺點(diǎn)是主觀性強(qiáng)，缺乏定量的判斷標(biāo)準(zhǔn)。 圖1.1 鋼絲銹蝕程度表觀分級圖像 華南理工大學(xué)蘇達(dá)根等[17]通過對廣州海印大橋的拉索進(jìn)行取樣分析得出其鋼絲銹蝕的失效原理，發(fā)現(xiàn)鋼絲的力學(xué)性能與其腐蝕程度息息相關(guān)，拉索一旦發(fā)生腐蝕，其力學(xué)性能將會顯著降低。東南大學(xué)繆長青等[18]依據(jù)法拉第定律和腐蝕損傷相當(dāng)?shù)脑瓌t，提出了編制大跨徑橋梁構(gòu)件加速腐蝕當(dāng)量環(huán)境譜的方法，確定了橋梁結(jié)構(gòu)鋼材在不同溫度、濕度條件下的當(dāng)量折算關(guān)系函數(shù)和方法，研究了溫濕度對橋梁纜索構(gòu)件腐蝕的影響規(guī)律，提出了大跨徑橋梁環(huán)境譜編制及當(dāng)量折算原則。 李冰[19]參照在役汽油管道腐蝕剩余壽命預(yù)測的方法和模型，應(yīng)用極值推定法建立橋梁纜索系統(tǒng)的剩余
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