【摘 要】
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桥梁吊索,比如拱桥的吊杆、斜拉桥的斜拉索、悬索桥的吊索,质量轻、阻尼小,在车辆、强/台风等振动荷载作用下,经过交变应力多次循环后极易发生疲劳损伤,是桥梁结构中的易损构件。沿海环境高盐雾、高温度、高湿度等又会加速吊索材料的劣化,影响桥梁结构的安全性和耐久性。为此,本文针对沿海桥梁吊索常用的钢绞线材料开展了锈蚀时变规律和疲劳性能试验研究,主要研究内容与结论如下:（1）钢绞线锈蚀时变模型试验研究。首先建
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桥梁吊索,比如拱桥的吊杆、斜拉桥的斜拉索、悬索桥的吊索,质量轻、阻尼小,在车辆、强/台风等振动荷载作用下,经过交变应力多次循环后极易发生疲劳损伤,是桥梁结构中的易损构件。沿海环境高盐雾、高温度、高湿度等又会加速吊索材料的劣化,影响桥梁结构的安全性和耐久性。为此,本文针对沿海桥梁吊索常用的钢绞线材料开展了锈蚀时变规律和疲劳性能试验研究,主要研究内容与结论如下:（1）钢绞线锈蚀时变模型试验研究。首先建立了沿海地区真实环境与加速锈蚀环境之间的当量折算关系,然后对12组共36根钢绞线及一根2.7m长的实际桥梁吊索进行了盐雾加速锈蚀试验,最后分析了不同加速锈蚀时间下钢绞线及吊索的锈蚀形貌特征、极化曲线变化以及平均锈蚀率随时间变化规律。试验结果表明:钢绞线表面特殊构造形式使盐雾溶液容易聚集,大量锈蚀产物堆积使得吊索锈蚀产物产生过程略缓于单根钢绞线;随着锈蚀时间的不断增加,钢绞线的抗锈蚀坑增长的能力逐渐减弱,锈蚀前期（1年之内）平均锈蚀率缓慢增长,随后急剧增加,从初始锈蚀到第7年内平均锈蚀率时变曲线拟合结果为幂函数形式。（2）钢绞线锈蚀形貌观测与蚀坑发展模型分析。通过12组共36根钢绞线锈蚀坑形貌观测,统计分析了锈蚀坑长度、宽度及深度随时间变化规律。试验结果表明:随着锈蚀时间的不断延长,锈蚀坑尺寸呈现逐渐扩大的趋势。在平均锈蚀率低于0.3%（一年之内）时,局部锈蚀中的点蚀为主要锈蚀形式,蚀坑形貌尺寸扩张迅速;实际服役1～5年阶段,锈蚀产物的不断堆积阻碍蚀坑扩展,均匀锈蚀与局部锈蚀共同作用,锈蚀坑的集中侵蚀作用减小导致锈蚀坑尺寸扩展缓慢。蚀坑长、宽随时间扩展曲线拟合结果为分段函数形式,蚀坑深度随时间扩展曲线结果为三次多项式函数形式。在锈蚀前期形貌单一,在中期蚀坑不断扩展、交汇形成蜂窝麻面状,钢绞线特殊构造所产生的缝蚀逐渐出现,锈蚀后期多种形貌形式共同作用。（3）沿海桥梁吊索锈蚀钢绞线疲劳性能试验研究。通过10组不同平均锈蚀率下的钢绞线疲劳性能试验,分析了锈蚀钢绞线疲劳寿命、断裂状态以及疲劳断口特征随锈蚀率的变化规律。试验结果表明:锈蚀钢绞线的断丝数目以及断丝后的失效位移具有一定的离散性,断丝后剩余疲劳寿命显著降低,锈蚀坑是对疲劳寿命最具威胁性的锈蚀形式;平均锈蚀率大于1%后,锈蚀钢绞线疲劳寿命呈现线性趋势降低,锈蚀率在7%左右（裸露钢绞线海洋环境锈蚀第7年）时,疲劳寿命仅为57795次;疲劳裂纹扩展过程中发生了塑性变形,贝纹线未出现在扩展区域,一旦出现宏观裂纹,钢绞线裂纹迅速发展至断裂。
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