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铝合金桥面板性能试验研究

【摘要】:铝合金道板在外界侵蚀环境下的耐久性能。铝合金道板构造连接件的合理、便捷性能。铝合金桥面板抗弯疲劳性能良好,在2×106次长寿命循环加载后仍未破坏,且疲劳试验后强度仍满足规范要求。考虑多种不利因素后,估算防滑棱耐磨寿命为15.6 年,铝合金桥面板防滑棱耐磨性能良好。在模拟含有盐分的电解液环境中试样的抗腐蚀性能仍表现良好,该铝合金桥面板具有良好的耐腐蚀性能,满足正常使用要求。

金阜桥整体结构受力复杂且对荷载十分敏感,为尽量减少上部结构自重对桥梁整体结构的影响,人行道铺装采用自重轻、受力性能强的铝合金道板构造。铝合金道板用于外露自然环境的工程在国内没有先例,其经受外界环境侵蚀作用下的性能及连接方式等均没有可供参考的经验资料,因此应针对以下性能进行试验,保证其使用性能。

通过一系列试验研究,对铝合金道板构造进行全面的使用状况分析,得出合理的处理方法,保证行人的安全性、舒适性以及结构本身的耐久性等,试验目的如下:

(1)铝合金道板在人行作用下的结构安全性能(承载性能及变形性能)。

(2)铝合金道板在人行作用下的舒适性能(振动特性及其对行人舒适性的影响)。

(3)铝合金道板在外界侵蚀环境下的耐久性能。

(4)铝合金道板构造连接件的合理、便捷性能。

试验内容包括标准材性试验、静力加载试验、力学性能试验、振动性能试验、冲击荷载试验、疲劳试验、耐磨试验、耐腐蚀性试验等,如图4-27~图4-31 所示。

铝合金试件试验研究结果表明,该铝合金道板在强度、刚度、抗冲击与疲劳、耐磨耐腐蚀等方面均具备良好性能,试验结论如下:

(1)材性试验。桥面板铝合金试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率等各项力学性能指标均符合要求。

(2)静力加载试验。铝合金桥面板完全能够承受设计人群静载,且与理论计算情况基本一致,验证该铝合金桥面板的承载能力。

(3)振动特性试验。铝合金桥面板最不利跨径布置形式的基频为57.8 Hz,远远大于人行激振频率及规范规定,桥面板的振动性能满足要求。

图4-27 力学性能试验

图4-28 振动性能试验

图4-29 疲劳试验

图4-30 耐磨性能试验

图4-31 弱酸腐蚀试验(pH=5.88)

(4)冲击荷载试验。该桥面板具有较好的耐冲击性能。

(5)疲劳试验。铝合金桥面板抗弯疲劳性能良好,在2×106次长寿命循环加载后仍未破坏,且疲劳试验后强度仍满足规范要求。

(6)耐磨试验。铝合金桥面板防滑棱经过28.8 万次摩擦平均磨损0.335 mm,经256.627 万次摩擦后该防滑棱才全部被磨耗掉。考虑多种不利因素后,估算防滑棱耐磨寿命为15.6 年,铝合金桥面板防滑棱耐磨性能良好。

(7)耐腐蚀试验。模拟天津地区实际大气成分和酸雨统计情况,pH 值4.0~6.0 的酸性环境中,试样表现出较好的抗腐蚀性能。在模拟含有盐分的电解液环境中(pH 值4.5)试样的抗腐蚀性能仍表现良好,该铝合金桥面板具有良好的耐腐蚀性能,满足正常使用要求。