一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法

本发明涉及桥梁缆索腐蚀当量化，具体涉及一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法。

背景技术：

1、桥梁缆索作为缆索承重桥梁的重要受力构件，其安全性和耐久性直接影响桥梁结构的安全；但由于桥梁服役环境较为复杂多变，往往会对缆索产生影响桥梁运营腐蚀现象，影响桥梁运营安全，需采用加速腐蚀试验对桥梁缆索的耐腐蚀性能进行研究，然而，现有针对实验室加速腐蚀环境与桥梁缆索服役环境之间的腐蚀时间的当量换算关系的存在不足，没有统一的换算标准，导致对桥梁缆索耐腐蚀性能的评价存在局限性和缺陷。

2、因此，在实验室加速腐蚀试验的基础上，准确换算加速腐蚀试验与桥梁服役环境之间的当量关系，具有十分的必要性；从现有关于加速腐蚀试验的当量折算方法研究，大多基于法拉第定律，并主要针对单一金属材料进行，其虽然能进行加速腐蚀当量的换算，但是忽略了环境腐蚀参数带来的影响，及桥梁缆索金属涂层保护层+钢丝或锚具两个不同腐蚀阶段的特点；因此，目前迫切需要以桥梁缆索为研究对象，考虑腐蚀环境参数带来的影响，建立桥梁缆索的当量加速腐蚀折算方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，能以桥梁缆索为研究对象，建立实验室加速腐蚀试验与目标桥址环境下的当量加速腐蚀时间折算关系，解决了现有技术对桥梁缆索加速腐蚀的当量折算不准确的问题。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其包括基于金属材料腐蚀当量电化学折算原理，推理出腐蚀参数温度t、湿度rh、氯离子浓度及硫酸根离子浓度对腐蚀电流的影响函数，并将其应用于加速腐蚀试验环境和目标桥址腐蚀环境分别计算腐蚀电量q，基于腐蚀损伤等效原则计算当量折算系数α，具体折算方法为：

4、s1：根据腐蚀参数温度t、湿度rh、氯离子浓度及硫酸根离子浓度对腐蚀电流的影响规律，提出各参数对腐蚀电流i影响规律的函数

5、s2：根据s1所获得的关于腐蚀电流i的函数、腐蚀时间t及法拉第定律，获得腐蚀环境下桥梁缆索体系的腐蚀到固定等级的腐蚀电量q；

6、s3：将桥梁缆索按腐蚀顺序分为缆索金属保护涂层腐蚀阶段和缆索钢丝或锚具腐蚀阶段，根据不同规格的桥梁缆索、不同的材料属性及金属涂层保护层的厚度对桥梁缆索的电化学腐蚀的腐蚀电流影响程度不同，得到桥梁缆索保护层腐蚀电量qlm及缆索钢丝或锚具的腐蚀电量qln；

7、s4：将实验室加速腐蚀环境下的各影响参数温度t、湿度rh、氯离子浓度及硫酸根离子浓度代入s3所得到的桥梁缆索腐蚀电量的函数中，得到实验室加速腐蚀环境下金属涂层保护层的腐蚀电量qlsm和缆索钢丝或锚具的腐蚀电量qlsn；

8、s5：根据在设定时间周期内目标桥址腐蚀环境下的温度t、湿度rh、氯离子浓度及硫酸根离子浓度所存在的波动，对设定时间周期内的环境参数进行等效换算，并得到环境参数的等效参数，结合s2中的腐蚀环境下桥梁缆索体系的腐蚀电量的函数中，得到目标桥址腐蚀环境下金属涂层保护层的腐蚀电量和缆索钢丝或锚具的腐蚀电量

9、s6：根据腐蚀损伤等效原则，建立实验室加速腐蚀环境下桥梁缆索金属涂层保护层腐蚀电量qlsm与目标桥址环境下桥梁缆索金属涂层保护层腐蚀电量的等效关系，以及实验室加速腐蚀环境下桥梁缆索钢丝或锚具腐蚀电量qlsn与目标桥址环境下桥梁缆索钢丝或锚具腐蚀电量的等效关系，得到实验室加速腐蚀环境与目标桥址环境下桥梁缆索金属涂层保护层及桥梁缆索钢丝或锚具的腐蚀时间的换算关系即当量折算系数αm和αn，并进行腐蚀当量折算。

10、本发明的有益效果为：

11、1.本方案提出一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，为桥梁缆索腐蚀性能评估提出合理参考，为大型缆索桥梁的安全、耐久性能评估提供可靠的技术支持。

12、2.本方案改进既有当量折算方法未考虑试验环境与服役环境及其之间的差异带来的影响，以及桥梁缆索镀层和铁质钢丝或锚具分为两个腐蚀阶段的特点等方面的不足，可为桥梁缆索耐腐蚀性能评估提供支持。

技术特征：

1.一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于，包括基于金属材料腐蚀当量电化学折算原理，推理出腐蚀参数温度t、湿度rh、氯离子浓度及硫酸根离子浓度对腐蚀电流的影响函数，并将其应用于加速腐蚀试验环境和目标桥址腐蚀环境分别计算腐蚀电量q，基于腐蚀损伤等效原则计算当量折算系数α，具体折算方法为：

2.根据权利要求1所述的桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于：步骤s1中的环境腐蚀参数对腐蚀电流i影响规律的函数具体为：

3.根据权利要求2所述的桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于，步骤s2中桥梁缆索体系腐蚀的固定等级包括：ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级、ⅳ级、ⅴ级和ⅵ级；ⅰ级为缆索金属保护涂层未发生锈蚀；ⅱ级为缆索金属保护涂层出现锈蚀，锈蚀面积小于5％；ⅲ级为金属保护涂层锈蚀面积大于等于5％且小于20％；ⅳ级为金属保护涂层锈蚀面积大于等于20％，且钢丝或锚具裸漏并出现锈蚀；ⅴ级为缆索钢丝或锚具出现蚀坑，ⅵ级为缆索钢丝或锚具表面出现槽型锈坑及钢丝或锚具断丝。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于：s2中桥梁缆索的腐蚀电量q为：

5.根据权利要求4所述的桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于，步骤s3中桥梁缆索的腐蚀电量包括桥梁缆索金属保护涂层的腐蚀电量qlm和缆索钢丝或锚具的腐蚀电量qln，其公式为：

6.根据权利要求5所述的桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于：步骤s4中实验室加速腐蚀环境下缆索金属保护涂层的腐蚀电量qlsm为：

7.根据权利要求6所述的桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于，步骤s5中目标桥址腐蚀环境下腐蚀环境参数的等效参数的计算方法为：

8.根据权利要求7所述的桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于，步骤s5中目标桥址腐蚀环境下缆索金属保护涂层的腐蚀电量为

9.根据权利要求8所述的桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其特征在于，步骤s6中实验室加速腐蚀环境下桥梁缆索金属涂层保护层腐蚀电量qlsm与目标桥址环境下桥梁金属涂层保护层腐蚀电量的等效关系为：

技术总结本发明公开了一种桥梁缆索加速腐蚀的当量折算方法，其包括基于金属材料腐蚀当量电化学折算原理，推理出腐蚀参数温度T、湿度RH、氯离子浓度及硫酸根离子浓度对腐蚀电流的影响函数，并将其应用于加速腐蚀试验环境和目标桥址腐蚀环境分别计算腐蚀电量Q，基于腐蚀损伤等效原则计算当量折算系数α；本方案为桥梁缆索腐蚀加速试验提出合理的等效关系，为大型缆索桥梁的安全、耐久性能评估提供可靠的技术支持。技术研发人员：施洲,赵旭泼,姜家琛,沈锐利,王驰,冯鑫受保护的技术使用者：西南交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25