一种钢丝精准持久持力加速腐蚀试验装置及方法与流程

本发明属于悬索桥主缆钢丝腐蚀试验领域，具有涉及一种钢丝精准持力加速腐蚀试验装置。

背景技术：

高强钢丝使得现代超大跨悬索桥的建设由梦想变为现实，然而钢材与其所处环境介质之间发生物理、化学及电化学作用，无可避免地导致运营期主缆高强钢丝发生腐蚀退化，进而使桥梁产生安全隐患，悬索桥主缆钢丝腐蚀已成为全世界工程领域关注的热点问题之一。

针对高强钢丝腐蚀试验问题，目前较为常用的试验方法是采用人工模拟环境下的加速腐蚀试验。现有研究结果反映钢丝的应力水平加速其腐蚀速率，因此在模拟实际主缆钢丝在运营期的腐蚀规律时需要考虑钢丝长时间精准维持高水平应变。然而，这类试验的设计难点在于精准持久持力，对于高强钢丝的持力而言，不同于普通钢筋的持力，高强钢丝由于其直径小，存在滑丝与握紧力不足的问题，导致长时间持有恒应变非常困难。已有研究中多采用夹片式锚具维持钢丝的设计应力，由于钢丝持力腐蚀的过程中，钢丝表层的镀锌防腐涂层质地柔软，容易发生滑丝现象，夹片式锚具发生纵向位移，导致高应变加载上去很快就衰减下来。

技术实现要素：

为了克服已有夹片式锚具难以维持钢丝的设计应力，由于钢丝持力腐蚀的过程中，钢丝表层的镀锌防腐涂层质地柔软，容易发生滑丝现象，夹片式锚具发生纵向位移，导致高应变加载上去很快就衰减下来等不足，本发明提供了一种能长期精准地维持钢丝高水平应力状态进行加速腐蚀试验的装置，解决现有考虑应力水平影响的钢丝加速腐蚀试验过程中精准持力问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢丝精准持力加速腐蚀试验装置，包括持力装置、反力台、液压千斤顶、腐蚀池、钢丝及通电回路；

所述持力装置包括前持力架、后持力架，其中前持力架上包括若干锚板及垫片；每个锚板由两块钢板通过螺栓栓接而成，钢板外侧设有方形钢块、钢板两侧各预留一排螺栓孔、两块钢板相接的接触面的中轴线上设有半圆孔；后持力架上包括若干锚板，每个锚板由两块钢板通过螺栓栓接而成，钢板为两侧各预留一排螺栓孔、两块钢板相接的接触面的中轴线上设有半圆孔；

所述反力台设于前持力架和后持力架的内侧，反力台采用槽型钢梁，并沿梁纵向设有穿束钢丝预留等间距的孔道；

所述腐蚀池为半封闭的溶液槽，溶液槽的池壁设有用于钢丝穿过的预留孔。

作为优选，所述垫片包括多种厚度尺寸、由截面中心向一边开槽的正方形钢板。

作为又一优选，所述液压千斤顶的末端抵住前持力架一侧的反力台，液压千斤顶的活塞端抵至前持力架的锚板端部的相邻方形钢块之间，利用液压千斤顶将钢丝拉伸至目标应变。

作为又一优选，所述通电回路包含放置于腐蚀池底的铝板作为通电回路的阴极，腐蚀池内注入nacl电解液，通电回路阳极端通过反力台后所有钢丝在电路中并联

本发明还公开了钢丝精准持力加速腐蚀试验的方法，包括如下步骤：

步骤一：将钢丝端部冷墩，穿过腐蚀池和反力台的预留孔，分别通过锚板锚固于前后持力架；

步骤二：千斤顶活塞抵至前持力架的锚板端部方形钢块上，利用液压千斤顶将钢丝拉伸至目标应变；

步骤三：将垫片插入钢丝拉伸变形产生的前持力架后方与反力台之间的孔隙中，继而撤掉千斤顶；

步骤四：交流电源在阳极端通过反力台后所有钢丝在电路中并联，在阴极端电流输出到两块均匀的铝板上，腐蚀池内注入浓度为5％的nacl电解液；

步骤五：交流电源经过直流电机的处理输出直流电，设定好电流密度与通电时间，进行电化学加速锈蚀试验。

本发明的有益效果主要表现在：本发明较为妥善地解决了加速腐蚀试验过程中高强钢丝精准持力问题，操作方便，能长期维持钢丝高应力水平，可用于对考虑应力水平影响的钢丝腐蚀问题的试验研究中；本发明的加载持力优点在于，一方面，能减小因滑丝导致的持力衰减问题；另一方面，如果在持力的过程中遇到例如钢丝松弛或者由于地基振动导致的台座位移等干扰，可通过加持或撤去薄垫片来调整应变，使其一直保持目标应变。

附图说明

图1是钢丝精准持力加速腐蚀试验装置；

图2是前持力架的结构示意图；

图3是前持力架锚板的结构示意图；

图4是后持力架结构示意图；

图5是垫片的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本发明为一种钢丝精准持力加速腐蚀试验装置，包括持力装置1、反力台2、液压千斤顶3、腐蚀池4、钢丝5及通电回路6；所述持力装置包括前持力架1.1、后持力架1.2，其中前持力架上包括若干锚板7及垫片8；每个锚板由两块钢板9通过螺栓10栓接而成，钢板外侧设有方形钢块11、钢板两侧各预留一排螺栓孔12、两块钢板相接的接触面的中轴线上设有半圆孔13；后持力架上包括若干锚板7，每个锚板由两块钢板9通过螺栓10栓接而成，钢板为两侧各预留一排螺栓孔12、两块钢板相接的接触面的中轴线上设有半圆孔13；所述反力台设于前持力架和后持力架的内侧，反力台采用槽型钢梁，并沿梁纵向设有穿束钢丝预留等间距的孔道14；所述腐蚀池为半封闭的溶液槽，溶液槽的池壁设有用于钢丝穿过的预留孔15；所述通电回路包含放置于腐蚀池底的铝板16作为通电回路的阴极，腐蚀池内注入浓度为nacl电解液，通电回路阳极端通过反力台后所有钢丝在电路中并联。所述垫片包括多种厚度尺寸、由截面中心向一边开槽的正方形钢板所述液压千斤顶的末端抵住前持力架一侧的反力台，液压千斤顶的活塞端抵至前持力架的锚板端部的相邻方形钢块之间，利用液压千斤顶将钢丝拉伸至目标应变。

其中持力装置包括前持力架和后持力架，实现钢丝长期精准持力；反力台用于支撑由持力装置传递过来的水平荷载，为保证台座的刚度和稳定性；垫片插入钢丝拉伸变形产生的前持力架后方与反力台之间的孔隙中，继而维持钢丝拉伸至目标应变。

如图2、3所示，前持力架上包括若干锚板及垫片；每个锚板由两块钢板栓接而成，钢板一端增设有方形钢块、两侧各预留一排螺栓孔、与另一钢板相接的接触面中轴线上设有直径为6mm的半圆孔。

如图4所示，后持力架上包括若干锚板，每个锚板由两块钢板栓接而成，钢板为两侧各预留一个直径为6mm螺栓孔、中轴线上设有直径为6mm的半圆孔。

如图5所示，垫片包括多种厚度尺寸、由截面中心向一边开槽的正方形钢板。

实施例2：本发明还公开了钢丝精准持力加速腐蚀试验的方法，包括如下步骤：

步骤一：将钢丝端部冷墩，穿过腐蚀池和反力台的预留孔，分别通过锚板锚固于前后持力架；

步骤二：千斤顶活塞抵至前持力架的锚板端部方形钢块上，利用液压千斤顶将钢丝拉伸至目标应变；

步骤三：将垫片插入钢丝拉伸变形产生的前持力架后方与反力台之间的孔隙中，继而撤掉千斤顶；

步骤四：交流电源在阳极端通过反力台后所有钢丝在电路中并联，在阴极端电流输出到两块均匀的铝板上，腐蚀池内注入浓度为5％的nacl电解液；

步骤五：交流电源经过直流电机的处理输出直流电，设定好电流密度与通电时间，进行电化学加速锈蚀试验。