在高速列车冲击和腐蚀环境作用下钢桥高强度螺栓连接腐蚀磨损行为研究

Corrosion of steel bridge high-strength bolted connection is discussed in the surroundings of atmospheric corrosion.Due to the percussion action of very high-speed train and the sag of partial bolts,corrosive wear of the bolt connection will worsen,it will influence the safety and the durability of the high-strength bolted connections.The high-strength bolted connections are regarded as study objects about this project.By studying of model test,the relationship is established among bolts sag ,protecting coating,gasket and train percussion action.The relationship between time and effective pre-tension of the high-strength bolts is also established.By studying of fast indoor corrosion and the corrosion in nature about high-strength bolted connections,it will obtain the different corrosion results about the sag and fastened high-strength bolted connections.It will be used to test the high-strength bolted connection specimens of fast indoor corrosion and the corrosion in nature that the cyclic loading is to continue loading→corrosion→loading→corrosion,in order to obtain the result of corrosive wear and mechanical behavior about those specimens.We hopes to obtain the relationship among corrosive wear,time and atmospheric corrosion,the influence about its ultimate load,the relationship between corrosive wear and the life of high-strength bolted connections.

钢桥高强螺栓连接受到大气腐蚀环境的影响会产生腐蚀现象，由于高速列车的冲击作用和部分螺栓的松弛影响，该连接的腐蚀磨损状况变得更加严重，将对高强螺栓连接的安全性和耐久性产生影响。本项目拟以高强螺栓连接为研究对象，通过模型试验研究高强摩擦型螺栓松驰与防腐涂层、垫片、列车冲击之间的关系，并建立高强螺栓有效预紧力与时间的关系；观测室内快速腐蚀、自然环境腐蚀对螺栓松弛状态和紧固状态下高强螺栓连接腐蚀情况的影响；对室内快速腐蚀和自然环境腐蚀得到的高强螺栓连接试件进行冲击荷载加载→腐蚀→再加载→…循环加载，研究其腐蚀磨损行为及受力性能；期望通过试验研究得到高强螺栓连接腐蚀磨损状况与时间、腐蚀环境的关系，及其对极限承载力的影响，探寻高强螺栓连接寿命与腐蚀磨损之间的关系。

高强螺栓连接是钢桥节点的主要连接方式之一，钢桥在使用过程中受到各种因数的影响节点会受到不同程度的磨损，当钢桥节点遭受酸雨或海水的侵蚀后，节点的磨损量将会剧增，而节点是钢桥传力的重要部位，它的使用性能决定了全桥的使用寿命。.因此，本文以建筑用钢材Q345B钢通过M16高强螺栓连接，以蒸馏水为参比介质，研究钢桥在常见服役环境空气、酸雨、海水中连接节点的摩擦学行为。以实际工程中钢桥节点螺栓的松动为背景，研究了Q345B钢在不同环境下，随着初始预拉力的变化摩擦系数、表面硬度、磨损量的变化。再用电子显微镜观察了材料磨损前后表面形貌的变化，对材料的磨损机制进行了初步分析，得到以下结论：.(1)Q345B钢在空气中摩擦系数最大，蒸馏水、酸雨、海水的润滑效果依次增加，在各种介质中的磨损都有磨粒磨损机制，在酸雨和海水中存在腐蚀磨损机制。随着初始预拉力的增大，Q345B钢在空气和蒸馏水中磨损时，磨损量都呈现出递增的趋势；Q345B钢在酸雨和海水中磨损时，由于腐蚀磨损交互作用随着初始预拉力的增大逐渐减弱，磨损量都呈现先减小后增加的变化。.(2)随着初始预拉力的变化，Q345B钢表面硬度变化与表面磨损量变化趋势相似，造成表面硬度这种变化规律的原因是磨损对表面起了加工硬化的作用。.(3)在酸雨和海水环境中磨损时，当初始预拉力比较小时，腐蚀磨损交互作用是引起材料磨损的主要原因；当初始预拉力比较大时，机械作用是引起材料磨损的主要原因；纯腐蚀对材料损失影响很小。.(4)对腐蚀磨损各量进行定量分析时，以干燥空气中的磨损量作为纯磨损量可能出现腐蚀磨损“负”交互作用。为了修正 “负”交互作用，可以从两个角度考虑：第一种角度以干燥空气中磨损量作为纯磨损量，同时将润滑作用单独列出来；第二种角度以蒸馏水中磨损量作为纯磨损量。.(5)在力学性能试验中，当失重率小于10%时，试件的抗滑移系数和时间成线性关系，抗滑移系数随着时间的增加而变大。抗滑移系数和失重率成线性关系，失重率较大的试件，其腐蚀坑较多导致粗糙程度更大，其抗滑移系数也就更大。滑动荷载和抗滑移系数成正比关系，所以滑动荷载和失重率也成线性关系