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雅砻江桐子林大桥钢索摩擦损伤机理分析

作　者: 吕为乔
导　师: 周仲荣
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械工程
关键词: 斜拉桥平行钢丝索摩擦损伤裂纹
分类号: U441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 9次
引　用: 1次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-29
  1.1 微动摩擦学  12-17
    1.1.1 微动摩擦学的基本概念  12-13
    1.1.2 第三体理论  13-14
    1.1.3 微动图理论  14-15
    1.1.4 微动摩擦学的研究进展  15-17
  1.2 斜拉索的结构和应用现状  17-21
    1.2.1 斜拉桥的历史和发展  17-18
    1.2.2 斜拉索的索型和应用  18-19
    1.2.3 斜拉索的锚具和应用  19-20
    1.2.4 斜拉索的服役损伤  20-21
  1.3 斜拉索的工作和防护体系  21-25
    1.3.1 斜拉索在主梁上的锚固形式  21-22
    1.3.2 斜拉索在索塔上的锚固形式  22-23
    1.3.3 斜拉索的服役特点  23-24
    1.3.4 斜拉索的防护体系  24-25
  1.4 斜拉索的损伤和微动体系  25-26
    1.4.1 斜拉索在服役中的损伤特点  25
    1.4.2 斜拉索钢丝间的微动体系  25-26
  1.5 本文选题的意义和研究内容  26-29
    1.5.1 论文的研究意义  26-28
    1.5.2 论文的主要研究内容  28-29
第二章实验材料和方法  29-35
  2.1 实验材料  29-32
    2.1.1 工程实况  29-31
    2.1.2 斜拉索的强度参数  31
    2.1.3 斜拉索的化学参数  31-32
  2.2 样本材料的截取  32-33
  2.3 试验方法  33-35
    2.3.1 钢丝损伤的分级处理  33
    2.3.2 钢丝镀锌层的破损分析  33
    2.3.3 钢丝损伤的表面分析  33-34
    2.3.4 钢丝损伤的断面分析  34-35
第三章钢索损伤的宏观分析  35-45
  3.1 样本的断面形貌  35-40
    3.1.1 斜拉索样本的截面图  35
    3.1.2 斜拉索样本的钢丝形貌  35-38
    3.1.3 斜拉索PE套形貌  38-39
    3.1.4 尾部钢丝的损伤分析  39-40
  3.2 钢丝损伤的分级分析  40-42
    3.2.1 钢丝损伤的分级标准  40-41
    3.2.2 钢丝损伤的分布特点  41-42
  3.3 钢丝损伤的力学分析  42-44
    3.3.1 钢丝服役的受力特点  42-43
    3.3.2 钢丝损伤的受力模型  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章钢丝损伤的微观分析  45-60
  4.1 光学显微镜下的比较分析  45-46
  4.2 钢丝镀锌层的磨损分析  46-48
  4.3 头部钢丝的表面损伤  48-52
    4.3.1 扫描电子显微镜下的形貌分析  48-50
    4.3.2 三维共聚焦显微镜下的表面分析  50-51
    4.3.3 光学显微镜下的断面分析  51-52
  4.4 中部钢丝的表面损伤  52-56
    4.4.1 扫描电子显微镜下的形貌分析  52-53
    4.4.2 三维共聚焦显微镜下的表面分析  53-55
    4.4.3 光学显微镜下的断面分析  55-56
  4.5 尾部钢丝的表面损伤  56-59
    4.5.1 扫描电子显微镜下的形貌分析  56-57
    4.5.2 三维共聚焦显微镜下的表面分析  57-58
    4.5.3 光学显微镜下的断面分析  58-59
  4.6 本章小结  59-60
结论与展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66

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