CN101059418A - 斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法 - Google Patents

斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法，其内容包括：(1)斜拉桥拉索使用环境的监测；(2)斜拉桥拉索腐蚀加速模拟试验，获取拉索在给定使用环境下其时间－腐蚀时效曲线，(3)根据斜拉桥腐蚀－安全度仿真分析的结果来完成斜拉桥拉索腐蚀评价及使用寿命预测。本发明在斜拉桥现状研究的基础上，采用加速腐蚀模拟试验，获取斜拉桥拉索的腐蚀规律；通过仿真分析，评价腐蚀状态和预测使用寿命，并提出了实用处治技术。

Description

斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法
技术领域
本发明属于桥梁技术领域，涉及的是斜拉桥，具体来说是斜拉桥拉索腐蚀状况的一种评价方法。
背景技术
斜拉桥作为桥梁形式的一种，在国家交通建设与社会发展中发挥着极为重要的作用。
斜拉桥的拉索是主要承重结构，是生命索，它们的耐久性将直接影响全桥的安全。但是，由于斜拉索长期暴露于自然环境中，并且承受的是交变载荷，所以极易遭受环境腐蚀，特别是含大量SO4 2-、CO2、Cl-等腐蚀性物质的地区(如大气污染严重地区、水污染严重地区)。一旦桥梁缆索系统发生腐蚀，将会影响到桥梁的安全性和使用寿命，严重者还会造成重大安全事故和巨大经济损失。
但斜拉索外有保护套，不便打开直接监测拉索的腐蚀状况，所以斜拉索的腐蚀监测是一国际难题，目前还没有一套有效的拉索腐蚀评价及寿命预测方法。因此，开展拉索的腐蚀评价并采取积极有效的处治措施研究显得更为迫切且意义重大。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法，通过对斜拉桥拉索腐蚀状况进行仿真，对拉索腐蚀进行评价和寿命预测。
本发明采用如下方案：
(1)根据斜拉桥所处的地理位置，获取拉索使用环境中影响拉索腐蚀状况的环境指标；
(2)根据获得的环境指标，使用与待评价的拉索相同的拉索并模拟使用环境进行加速腐蚀模拟试验，获得拉索在使用环境下的腐蚀规律；
(3)采用计算机仿真建立拉索腐蚀的有限单元模型，利用加速模拟试验数据，进行斜拉桥腐蚀-安全度仿真分析，获取拉索的时间-腐蚀时效曲线；
(4)利用计算机有限单元模型对待评价的拉索有限元腐蚀-安全度仿真分析，对拉索钢束力学性能进行比较评价，藉以预测斜拉桥拉索的使用寿命。
本发明的这种斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法，通过人工模拟拉索使用环境条件，进行加速腐蚀试验，获得拉索的腐蚀规律，并用计算机进行仿真模拟，来对斜拉桥的腐蚀状况进行评价，并可以预测斜拉索的使用寿命，对拉索的安全性进行有效评价，以便采取有效措施。
附图说明
图1为斜拉桥拉索腐蚀状况评价方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和图1对本发明的斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法作进一步说明。
1、采集拉索工作环境指标：以沪蓉国道主干线支线分水岭至忠县高速公路斜拉桥的使用环境为调查对象，根据文献资料、当地环保、水文部门提供的资料和现场调查分析，对其所处环境中的大气污染物组成、浓度、降水组成、降水pH值、酸雨pH值、温度、湿度的进行调查，获取环境影响拉索腐蚀状况的环境指标，结果如表1-5下：
表1  大气污染物组成及浓度
    年份    SO2年日均浓度mg/m3    NOx年日均浓度mg/m3     TSD mg/m3
    2001     0.108     0.044     0.149
    2002     0.091     0.038     0.152
    2003     0.115     0.046     0.147
    2004     0.113     0.067     0.142
    2005     0.073     0.048     0.120
表2  降水组成
Figure A20071010309300051
表3  降水及酸雨年均pH值
    年份     降水年均pH值     酸雨年均pH值
    2001     5.06     4.60
    2002     5.10     4.75
    2003     5.27     4.68
    2004     4.84     4.43
    2005     4.83     4.53
表4  温度
年份     年平均气温(℃)     全年极端最低气温(℃)   全年极端最高气温(℃)
    2001     18.2     -2.1     42.6
    2002     19.0     -5.1     41.2
    2003     18.0     -4.3     42.8
    2004     16.4     -7.1     42.3
    2005     17.6     -6.5     40.8
表5  湿度
    年份     全年平均相对湿度     最低月平均相对湿度   最高月平均相对湿度
    2001     79.0％     72.5％     84.2％
    2002     82.4％     70.8％     88.7％
    2003     81.0％     73.6％     85.2％
    2004     78.9％     71.2％     86.6％
    2005     80.0％     70.0％     84.5％
2、进行加速模拟试验，获得拉索腐蚀规律：
(1)根据环境指标配置加速试验箱：根据步骤(1)中调查表1-5中的拉索所处真实大气腐蚀环境的各项指标参数，在腐蚀箱内模拟大气腐蚀环境。
(2)放置标准非腐蚀拉索钢束：将模拟实际防腐措施下的非腐蚀的钢束放置在腐蚀箱内。
(3)对非腐蚀钢束加速腐蚀：进行四种腐蚀试验：不同腐蚀条件腐蚀试验、循环腐蚀试验、温度腐蚀试验和电化学防腐试验，进行人工加速腐蚀模拟试验，获取拉索的自然腐蚀规律。
(4)腐蚀后的钢束力学性能评价：对经过不同条件腐蚀后的钢束的力学性能进行评价。
3、进行计算机仿真：根据腐蚀理论和结构力学理论，和加速模拟试验数据，采用计算机对拉索建立有限单元模型，对拉索进行有限元分析，利用计算机进行仿真计算，获得不同环境条件下斜拉桥拉索的时间-腐蚀时效曲线。仿真分析与腐蚀试验分析结果不能达到预期符合程度时，重新进行分析、修正，至达到预期的符合程度，使仿真结构达到所要求的可靠程度。
4、利用计算机有限单元模型对待评价的拉索进行有限元腐蚀-安全度仿真分析，对拉索钢束力学性能进行比较评价，藉以预测斜拉桥拉索的使用寿命。并且根据评价结果可以采取一定的拉索钢束防腐自治措施。

Claims (4)

1、一种斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法，该方法包括如下过程：
(1)根据斜拉桥所处的地理位置，获取拉索使用环境中影响拉索腐蚀状况的环境指标；
(2)根据获得的环境指标，使用与待评价的拉索相同的拉索并模拟使用环境进行加速腐蚀模拟试验，获得拉索在使用环境下的腐蚀规律；
(3)采用计算机仿真建立拉索腐蚀的有限单元模型，利用加速模拟试验数据，进行斜拉桥腐蚀-安全度仿真分析，获取拉索的时间-腐蚀时效曲线；
(4)利用计算机有限单元模型对待评价的拉索有限元腐蚀-安全度仿真分析，对拉索钢束力学性能进行比较评价，藉以预测斜拉桥拉索的使用寿命。
2、如权利要求1所述的斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法，其特征在于：所述需要获取的影响拉索腐蚀状况的环境指标包括温度、湿度和大气组成。
3、如权利要求2所述的斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法，其特征在于：需要获取的环境指标还包括降水pH值和酸雨pH值。
4、如权利要求1至3中之一所述的斜拉桥拉索腐蚀状况的评价方法，其特征在于：在所述的步骤(2)中，加速腐蚀模拟试验包括不同腐蚀条件腐蚀试验、循环腐蚀试验、温度腐蚀试验和电化学防腐试验。
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