本發(fā)明屬于材料疲勞壽命測試領(lǐng)域，具體涉及一種測定腐蝕鋼絲疲勞壽命的試驗(yàn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

大跨斜拉橋的斜拉索承擔(dān)橋梁絕大部分的恒、活載并將其傳遞給塔柱，拉索壽命基本等同于整橋壽命。懸索橋的主纜承受橋梁的全部荷載，服役期內(nèi)不可更換，主纜的豎向壓力由主索鞍均勻傳遞給索塔，其壽命基本與橋梁相同。對于長大橋梁錨固支護(hù)工程的預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿亦直接承受上部荷載并將其傳遞給基礎(chǔ)，其壽命同樣絕對全橋壽命。此類纜索或錨索體系多由高強(qiáng)鋼絲、平行鋼絲束或鋼絞線組成，鋼絲的耐久性直接影響全橋的安全性，成為橋梁安全的最重要條件之一。

在服役期內(nèi)由于環(huán)境侵蝕、材料老化和車輛、風(fēng)、波浪、地震等交變荷載的綜合作用，將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損傷累積和抗力衰減，嚴(yán)重影響其疲勞壽命。目前，針對橋梁纜索或錨索的性能劣化和壽命評估多以單一因素作用為主，但對其在腐蝕條件下的疲勞性能的研究和疲勞壽命評估尚未見報(bào)道，目前測試鋼絲疲勞壽命，一般是對單根鋼絲進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，且未考慮腐蝕條件，測試結(jié)果偏差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種測定腐蝕鋼絲疲勞壽命的試驗(yàn)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有疲勞試驗(yàn)不能同時(shí)對多根鋼絲進(jìn)行試驗(yàn)的問題，本發(fā)明的另一目的是提供一種測定腐蝕鋼絲疲勞壽命的試驗(yàn)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)未對鋼絲在不同腐蝕條件下進(jìn)行疲勞壽命測試評估的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明的測定腐蝕鋼絲疲勞壽命的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括多個(gè)反力架裝置和疲勞試驗(yàn)機(jī)，所述多個(gè)反力架裝置分別通過油路與所述疲勞試驗(yàn)機(jī)相連，所述反力架裝置包括立柱、斜撐和支座，所述立柱分別通過斜撐與所述支座連接固定，所述立柱一側(cè)連接有千斤頂，所述千斤頂與所述油路連接。

為了將鋼絲固定拉直，所述立柱包括第一立柱和第二立柱，所述第一立柱和第二立柱以間隔的方式垂直設(shè)置在支座上，所述第一立柱和第二立柱上開設(shè)有圓孔，圓孔內(nèi)安裝有錨具以固定千斤頂和鋼絲。

為了監(jiān)控疲勞拉伸過程中對鋼絲施加力的大小，所述千斤頂上設(shè)置有傳感器。

測定腐蝕鋼絲疲勞壽命的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

步驟一：將鋼絲放入腐蝕容器進(jìn)行周浸腐蝕，得到不同腐蝕程度的鋼絲；

步驟二：將不同腐蝕程度的鋼絲通過錨具固定在不同的反力架裝置里兩個(gè)立柱之間；

步驟三：通過疲勞試驗(yàn)機(jī)對不同的鋼絲施加不同的交變載荷進(jìn)行疲勞拉伸，記錄疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制不同腐蝕程度的鋼絲的s-n曲線。

1、有益效果：本發(fā)明可以對腐蝕條件下構(gòu)件疲勞壽命的進(jìn)行定量評估，以傳統(tǒng)疲勞機(jī)為基礎(chǔ)，通過向多組截面面積不等的千斤頂同步施加液壓，實(shí)現(xiàn)了在一組截面面積相等的鋼絲上同步施加多組應(yīng)力幅值不等的疲勞荷載的情況。同時(shí)，通過設(shè)置多組反力架，實(shí)現(xiàn)了不同腐蝕程度的鋼絲同步進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的情形，縮短了試驗(yàn)時(shí)間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明正面示意圖；

圖2為本發(fā)明俯視示意圖；

圖3為本發(fā)明的反力架正面示意圖；

圖4為本發(fā)明的腐蝕容器側(cè)面示意圖；

圖5為不同腐蝕程度的鋼絲的s-n曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。1

如圖4所示，腐蝕容器12是由塑料制成的透明方體箱，箱子頂部可拆卸，箱子一側(cè)壁上帶有水閥13，箱子底部內(nèi)側(cè)附有支架11用于安放鋼絲6，通過打開箱子的頂部進(jìn)行腐蝕溶液的注入，通過控制水閥13來完成腐蝕溶液的釋放，從而滿足周浸腐蝕規(guī)范的要求。如圖3所示，反力架是由鋼板焊接而成，包括立柱5、斜撐10和支座4，立柱5分別通過斜撐10與支座4連接固定，立柱5一側(cè)連接有千斤頂1，千斤頂1與油路2連接，立柱5的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)立柱以間隔的方式垂直設(shè)置在支座4上，立柱5留有圓孔來連接錨具7，錨具7用于固定千斤頂1及鋼絲6，千斤頂1上還設(shè)置有傳感器8。

為了測試不同腐蝕程度的鋼絲的疲勞壽命，首先需制作多個(gè)腐蝕容器來滿足同種腐蝕濃度下不同應(yīng)力幅鋼絲的腐蝕，同時(shí)，也要滿足不同腐蝕條件下多組鋼絲的腐蝕，每根鋼絲的腐蝕時(shí)間應(yīng)與其疲勞應(yīng)力幅值相對應(yīng)，接著使用鋼材制作出符合強(qiáng)度滿足尺寸的反力架，然后將液壓千斤頂與疲勞試驗(yàn)機(jī)結(jié)合，如圖1和圖2所示，與疲勞機(jī)相連的液壓千斤頂1通過油路2分流后，連接至兩個(gè)疲勞反力架系統(tǒng)，每支反力架上有多個(gè)不同截面面積的液壓千斤頂1，同時(shí)每組要有一支油路分流至油缸9以用來處理漏油等情況，各液壓千斤頂通過錨具7與反力架綁定，同時(shí)液壓千斤頂?shù)牧硪欢诉B有傳感器8；通過控制疲勞機(jī)的液壓系統(tǒng)向各千斤頂施加液壓，液壓帶動(dòng)千斤頂做往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)千斤頂通過錨具與鋼絲固定，傳感器的電壓來間接顯示所施加力的大小，通過以上方式來完成對鋼絲交變荷載的施加；鋼絲腐蝕完成后進(jìn)行清洗，通過錨具將不同腐蝕程度的鋼絲分別從連有液壓千斤頂?shù)囊粋?cè)穿進(jìn)，再與另一側(cè)的錨具相連，保證連接處夾頭不松動(dòng)，控制疲勞試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)向各油路輸送液壓，液壓帶動(dòng)不同截面面積的千斤頂來施加不同的交變荷載，從而實(shí)現(xiàn)多試樣的同步疲勞。

最后，記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的所有數(shù)據(jù)：利用液壓千斤頂施加于各根鋼絲的交變應(yīng)力幅值、腐蝕溶液的濃度、ph值；鋼絲的腐蝕程度衡量值、鋼絲斷裂時(shí)所用時(shí)間及對應(yīng)的應(yīng)力幅，繪制出不同腐蝕程度的s-n曲線圖，將兩組不同腐蝕程度下的s-n曲線圖與無腐蝕的s-n曲線圖進(jìn)行對比，結(jié)果如圖5所示，圖中曲線3表示未腐蝕的s-n曲線，曲線1和2分別表示腐蝕較深和較淺的s-n曲線，由圖可知腐蝕對鋼絲的疲勞破壞具有促進(jìn)作用，腐蝕程度越深鋼絲越容易被破壞，故可知腐蝕疲勞耦合作用下較單獨(dú)疲勞下的鋼絲壽命更短，足以說明橋梁真實(shí)服役條件下更易發(fā)生破壞，需要進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測及防腐蝕處理。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種測定腐蝕鋼絲疲勞壽命的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括多個(gè)反力架和疲勞試驗(yàn)機(jī)，所述多個(gè)反力架分別通過油路與所述疲勞試驗(yàn)機(jī)相連，所述反力架包括立柱、斜撐和支座，所述立柱分別通過斜撐與所述支座連接固定，所述立柱一側(cè)連接有千斤頂，所述千斤頂與所述油路連接。本發(fā)明可以對腐蝕條件下構(gòu)件疲勞壽命的進(jìn)行定量評估，以傳統(tǒng)疲勞機(jī)為基礎(chǔ)，通過向多組截面面積不等的千斤頂同步施加液壓，實(shí)現(xiàn)了在一組截面面積相等的鋼絲上同步施加多組應(yīng)力幅值不等的疲勞荷載的情況。同時(shí)，通過設(shè)置多組反力架，實(shí)現(xiàn)了不同腐蝕程度的鋼絲同步進(jìn)行疲勞試驗(yàn)的情形，縮短了試驗(yàn)時(shí)間。

技術(shù)研發(fā)人員：王瑩;張文輝;吳佰建
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.11
技術(shù)公布日：2017.10.24