雅砻江桐子林大桥钢索摩擦损伤机理分析

论文摘要

随着近现代施工技术的进步,斜拉桥作为一种美观、实用的桥型,被越来越多地应用在大跨度桥梁上。而斜拉索是主梁上最重要的承力结构,从目前的工程实况来看,它的使用寿命过短,大大影响了斜拉桥的正常服役。本研究针对攀枝花桐子林斜拉桥服役20年的斜拉索进行分析。PE套防护良好,钢丝表面存在严重的损伤。通过扫描电子显微镜（SEM-EDR），激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）等扫描仪器,对表面损伤进行微观分析,得到了以下结论：1、研究发现,钢丝绳自由伸长部位（中部钢丝）有少数擦伤,但金属光泽良好,没有锈蚀现象；靠近桥塔部位（头部钢丝）有少量锈迹,并存在着一定的磨损,在这两部位均未发现水泥浆的淤积。在靠近主梁部位（尾部钢丝）,钢丝的锈蚀、损伤都最为严重,表面发现大量的水泥浆；摩擦损伤与锈蚀一起影响斜拉索的寿命。从整体情况上看,钢丝的损伤有局部集中和对称趋势,而钢索在自由长度内,对载荷有一定的缓震效应。2、斜拉索钢丝受到不同程度的损伤,宏观上轴向损伤明显,微观上却是轴向、切向、径向三种摩擦机制的复合作用。中部自由伸长部段主要受径向、切向损伤大约有6-8μm的深度,但头部和尾部钢丝受磨损机制作用,擦痕被覆盖。尾部钢丝不断磨出更新的平面,并附有大量的锈蚀,是影响斜拉索使用寿命的主要部位。3、钢丝表面EDX分析发现,氧元素和锌元素含量在下降,铁元素在上升,说明在摩擦损伤严重的部位,钢丝表面的镀锌层被严重地破坏；钢丝暴露于空气中,表面擦伤在不断地进行；其他部分镀锌层以Zn0的形式形成稳态。4、对各部段钢丝进行剖面分析,并未发现明显裂纹,但在外部受损伤严重的地方,截面边缘的轮廓变得粗糙。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微动摩擦学
• 1.1.1 微动摩擦学的基本概念
• 1.1.2 第三体理论
• 1.1.3 微动图理论
• 1.1.4 微动摩擦学的研究进展
• 1.2 斜拉索的结构和应用现状
• 1.2.1 斜拉桥的历史和发展
• 1.2.2 斜拉索的索型和应用
• 1.2.3 斜拉索的锚具和应用
• 1.2.4 斜拉索的服役损伤
• 1.3 斜拉索的工作和防护体系
• 1.3.1 斜拉索在主梁上的锚固形式
• 1.3.2 斜拉索在索塔上的锚固形式
• 1.3.3 斜拉索的服役特点
• 1.3.4 斜拉索的防护体系
• 1.4 斜拉索的损伤和微动体系
• 1.4.1 斜拉索在服役中的损伤特点
• 1.4.2 斜拉索钢丝间的微动体系
• 1.5 本文选题的意义和研究内容
• 1.5.1 论文的研究意义
• 1.5.2 论文的主要研究内容
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 工程实况
• 2.1.2 斜拉索的强度参数
• 2.1.3 斜拉索的化学参数
• 2.2 样本材料的截取
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 钢丝损伤的分级处理
• 2.3.2 钢丝镀锌层的破损分析
• 2.3.3 钢丝损伤的表面分析
• 2.3.4 钢丝损伤的断面分析
• 第三章 钢索损伤的宏观分析
• 3.1 样本的断面形貌
• 3.1.1 斜拉索样本的截面图
• 3.1.2 斜拉索样本的钢丝形貌
• 3.1.3 斜拉索PE套形貌
• 3.1.4 尾部钢丝的损伤分析
• 3.2 钢丝损伤的分级分析
• 3.2.1 钢丝损伤的分级标准
• 3.2.2 钢丝损伤的分布特点
• 3.3 钢丝损伤的力学分析
• 3.3.1 钢丝服役的受力特点
• 3.3.2 钢丝损伤的受力模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 钢丝损伤的微观分析
• 4.1 光学显微镜下的比较分析
• 4.2 钢丝镀锌层的磨损分析
• 4.3 头部钢丝的表面损伤
• 4.3.1 扫描电子显微镜下的形貌分析
• 4.3.2 三维共聚焦显微镜下的表面分析
• 4.3.3 光学显微镜下的断面分析
• 4.4 中部钢丝的表面损伤
• 4.4.1 扫描电子显微镜下的形貌分析
• 4.4.2 三维共聚焦显微镜下的表面分析
• 4.4.3 光学显微镜下的断面分析
• 4.5 尾部钢丝的表面损伤
• 4.5.1 扫描电子显微镜下的形貌分析
• 4.5.2 三维共聚焦显微镜下的表面分析
• 4.5.3 光学显微镜下的断面分析
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文