CN105115881A - 交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，包括如下步骤：a)制作反力实验台；b)将腐蚀实验箱设于反力试验台的内部；c)将拉索试样从反力实验台的一侧翼墙穿进，再贯穿腐蚀实验箱，最后从反力实验台的另一侧翼墙穿出；d)将拉索试样的一端通过锚具锚固在反力实验台一侧，另一端通过张拉装置固定在反力实验台另一侧；e)通过张拉装置对拉索试样施加交变荷载；f)利用腐蚀实验箱来交替模拟大气中的酸雨环境和湿热环境；本发明方法在于研发一种拉索在交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的腐蚀疲劳试验方法。

Description

交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法

技术领域

本发明属于拉索试验领域，具体涉及一种交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法。

背景技术

目前，国内外在斜拉桥拉索无应力状态下的材料腐蚀和静态载荷作用下的应力腐蚀方面已有相关研究成果，而对于拉索腐蚀研究的方法多为电化学的方法，但对于拉索在应力作用下腐蚀的研究数量很少，甚至在交变载荷作用下斜拉桥拉索腐蚀疲劳方面尚缺乏深入研究，这与拉索长期在交变荷载下腐蚀的实际服役情况相去甚远。因此，探索交变载荷作用下斜拉索腐蚀疲劳损伤机理，开展腐蚀损伤拉索性能评价方法研究，对于延长拉索使用寿命、改进拉索防腐蚀设计和避免重大安全事故的发生具有重要理论意义与工程应用价值。

发明内容

鉴于以上所述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种交变应力与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，基于在传统金属腐蚀实验的和拉索腐蚀实验的基础上开发的，用于探究拉索在交变应力下的环境腐蚀规律并对此进印证，也为研究拉索应力腐蚀与腐蚀疲劳的作用机理与评价方法做好理论和实践上的准备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，包括如下步骤：

a)制作反力实验台；

b)将腐蚀实验箱设于反力试验台的内部；

c)将拉索试样从反力实验台的一侧翼墙穿进，再贯穿腐蚀实验箱，最后从反力实验台的另一侧翼墙穿出；

d)将拉索试样的一端通过锚具锚固锚固在反力实验台一侧，另一端通过张拉装置固定在反力实验台另一侧；

e)通过张拉装置施加交变应力荷载；

f)利用腐蚀实验箱来交替模拟大气中的酸雨环境和湿热环境。

进一步，在步骤a)中，所述反力实验台使用C40混凝土浇筑而成口的槽型结构，其内部铺设有双层钢筋网，并在两翼墙上预埋钢板。

进一步，所述双层钢筋网由Φ16、且净距为10cm的钢筋架设而成；所述钢板尺寸大于等于300mm×300mm×30mm。

进一步，在步骤d)中，所述锚具和张拉装置的下方设有枕木。

进一步，在步骤d)中，所述张拉装置为ZDK自锁式千斤顶。

进一步，在步骤e)中，所述拉索试样至少为两根。

进一步，在步骤f)中，所述腐蚀实验箱内设有用于喷射盐液的喷嘴以及加热管。

进一步，所述腐蚀实验箱还设有用于给喷嘴提供高压空气而使盐液呈雾状喷射的空气压缩机。

本发明的优点在于：

1.本发明所需要的反力实验台制作简单，所需要的材料属于常见材料；同时ZKD自锁式千斤顶也属于常见工具，购买及使用都很方便。

2.本发明不仅可以做拉索在交变荷载下腐蚀疲劳的对比试验，还可以配合腐蚀实验箱模拟酸雨环境和湿热环境，来进行更复杂的试验。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明试验装置的正面示意图；

图2是本发明试验装置的俯视图；

其中，1-反力实验台；2-腐蚀实验箱，21-喷嘴，22-加热管；3-钢板；4-拉索试样；5-锚具；6-张拉装置。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图所示，本发明提供的一种交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，首先制作反力实验台1，将腐蚀实验箱2设于反力试验台的内部，然后将拉索试样4从反力实验台的一侧翼墙穿进，再贯穿腐蚀实验箱，最后从反力实验台的另一侧翼墙穿出，最后将拉索试样的一端通过锚具5锚固锚固在反力实验台一侧，另一端通过张拉装置6固定在反力实验台另一侧；接着通过张拉装置施加交变应力荷载，并且通过腐蚀实验箱来交替模拟大气中的酸雨环境和湿热环境。本发明不仅可以做拉索在交变荷载和静荷载拉索腐蚀疲劳的对比试验，还可以配合腐蚀实验箱模拟酸雨环境和高温天气环境，来进行更复杂的试验；同时，本发明是基于在传统金属腐蚀实验的和拉索腐蚀实验的基础上开发的，用于探究拉索在交变应力下的环境腐蚀规律并对此进印证，也为研究拉索应力腐蚀与腐蚀疲劳的作用机理与评价方法做好理论和实践上的准备。

具体的，首先通过使用C40混凝土现浇而形成一端具有开口的槽型状反力实验台，其内部采用Φ16、且净距为10cm的双层钢筋网为支撑结构，并在两翼墙上预埋大于等于300mm×300mm×30mm钢板3，而预埋钢板的数量根据实际情况而定，钢板和反力试验台的两翼墙上还设有用于拉索贯穿的通孔；本实施例中，钢板尺寸选用300mm×300mm×30mm，且在反力实验台的两翼墙上各预埋至少两块钢板。

接着，将腐蚀实验箱从反力实验台的开口端进入并放置于其两堵翼墙之间，在腐蚀实验箱上钻至少两个贯通孔，所述通孔为方形或圆形或槽型或椭圆形，且拉索的外径小于通孔的内径，以使拉索在张拉前通过通孔穿过腐蚀箱内部，并确保拉索在张拉时不会与腐蚀箱有接触。

然后，将拉索试样从反力实验台的一侧翼墙上的预埋钢板穿进，再贯穿腐蚀实验箱，最后从反力实验台的另一侧翼墙上的预埋钢板穿出，将拉索试样的一端通过锚具锚固在反力实验台一侧，另一端通过自锁式液压千斤顶固定在反力实验台另一侧。所述锚具和张拉装置的下方设有枕木，是为了消除锚具和张拉装置因其自重因素对拉索应力变化的影响，进而使得实验数据更加准确，同时，也为了锚具的重复利用而不用永久固定在预埋钢板上。所述张拉装置为ZDK自锁式千斤顶，这种千斤顶可以在拉索张拉后通过机械锁盘将顶轴锁住，达到即使拆掉油管也可以长期持荷不卸载的效果，即可以使用该千斤顶长期持荷的功能来对拉索施加静态应力荷载，也可以通过不断的张拉和放张来对拉索施加交变应力荷载。而在锚具与预埋钢板之间、ZKD自锁式千斤顶与预埋钢板之间还设有垫板，以便更好的固定以及消除它们连接部位之间的间隙。

最后，所述拉索试样至少为两根，优选的，拉索试样为四根，利用ZKD自锁式千斤顶，根据试验所需要的周期和荷载要求，不断通过张拉和张放来对拉索试样施加交变应力荷载；所述腐蚀实验箱内设有用于喷射盐液的喷嘴21和加热管22，所述腐蚀实验箱还设有用于给喷嘴提供高压空气而使盐液呈雾状喷射的空气压缩机；腐蚀实验箱利用空气压缩机供给高压空气，从喷嘴中高速喷射，在喷嘴上喷气管出口处出现高速气流，并在喷嘴吸水管上方产生负压，盐液在大气作用下，沿进盐液管迅速上升射向顶端锥体，将未雾化水滴碎成雾，而被撞碎细雾从喷雾口飘出，扩散至工作室实验空间，呈弥漫状态，自由降落，以此来模拟大气中的酸雨环境；同时，拉索与腐蚀实验箱上的通孔之间的空隙可以通过密封胶带或橡胶垫进行封堵，以防止烟雾溢出腐蚀实验箱；而当需要模拟高温天气时可以开启加热管，以使腐蚀实验箱里面的温度升高。本发明方法使得拉索试样都通过腐蚀实验箱交替模拟大气中的酸雨环境和湿热环境的相同作用下，并通过张拉装置对拉索试样施加不同的静态应力荷载和交变应力荷载，而得到每一组试验数据中都会提供4个数值，使得计算其所对应的应力加载数值更加准确可信。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

a)制作反力实验台；

b)将腐蚀实验箱设于反力试验台的内部；

c)将拉索试样从反力实验台的一侧翼墙穿进，再贯穿腐蚀实验箱，最后从反力实验台的另一侧翼墙穿出；

d)将拉索试样的一端通过锚具锚固在反力实验台一侧，另一端通过张拉装置固定在反力实验台另一侧；

e)通过张拉装置对拉索试样施加交变荷载；

f)利用腐蚀实验箱来交替模拟大气中的酸雨环境和湿热环境。

2.根据权利要求1所述交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：在步骤a)中，所述反力实验台使用C40混凝土浇筑而成的槽型结构，其内部铺设有双层钢筋网，并在两翼墙上预埋钢板。

3.根据权利要求2所述交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：所述双层钢筋网由Ф16、且净距为10cm的钢筋架设而成；所述钢板尺寸大于等于300mm×300mm×30mm。

4.根据权利要求1所述交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：在步骤d)中，所述锚具和张拉装置的下方设有枕木。

5.根据权利要求1所述交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：在步骤d)中，所述张拉装置为ZDK自锁式千斤顶。

6.根据权利要求1所述交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：在步骤e)中，所述拉索试样至少为两根。

7.根据权利要求1所述交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：在步骤f)中，所述腐蚀实验箱内设有用于喷射盐液的喷嘴以及加热管。

8.根据权利要求7所述交变荷载与环境腐蚀耦合作用下的拉索腐蚀疲劳试验方法，其特征在于：所述腐蚀实验箱还设有用于给喷嘴提供高压空气而使盐液呈雾状喷射的空气压缩机。