重要基礎(chǔ)設(shè)施軌道交通雜散電流腐蝕機(jī)理與影響規(guī)律.pdf

1、快速發(fā)展軌道交通是我國(guó)的重大戰(zhàn)略需求。軌道交通具有運(yùn)量大、速度快等顯著優(yōu)點(diǎn)，是解決交通運(yùn)輸壓力的最有效途徑，但是軌道交通為人們的出行帶來(lái)方面的同時(shí)也產(chǎn)生了新的問(wèn)題，雜散電流腐蝕損傷（Stray Current Corrosion Damage，SCCD）嚴(yán)重威脅軌道沿線重要基礎(chǔ)設(shè)施的服役安全。針對(duì)軌道交通用鋼筋混凝土橋梁和沿線埋地金屬管線兩類重要基礎(chǔ)設(shè)施，揭示了雜散電流（Stray Current，SC）產(chǎn)生和腐蝕機(jī)理，建立了數(shù)值模擬方

2、法并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，提出了腐蝕防護(hù)具體措施。
　　分析了軌道交通 SC的產(chǎn)生和腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明 SCCD具有強(qiáng)烈、動(dòng)態(tài)、局部的顯著特點(diǎn)，在陰陽(yáng)極的周圍電解質(zhì)區(qū)域引發(fā)系列復(fù)雜的腐蝕電化學(xué)過(guò)程，嚴(yán)重影響下部鋼混橋梁和沿線埋地金屬管線的服役安全。此外，提出了埋地金屬管線和高架橋中 SC定量分析等效電路模型，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)給出了各參數(shù)的取值或計(jì)算方法，并結(jié)合工程實(shí)例給出了單跨橋面板中SC定量計(jì)算的簡(jiǎn)化模型。
　　應(yīng)用COMSO

3、L中的電流接口和二次電流分布接口相互耦合，并結(jié)合鋼筋動(dòng)電位掃描極化邊界條件，建立了SCCD電場(chǎng)分布的三維數(shù)值模擬方法，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋表面陰陽(yáng)極區(qū)的腐蝕狀態(tài)隨電壓幅值的變化情況進(jìn)行了系統(tǒng)分析。發(fā)現(xiàn)當(dāng)橋面板與橋墩之間的絕緣支座電阻率大于5?105Ω●m時(shí)，SC不會(huì)對(duì)橋墩及下部結(jié)構(gòu)造成干擾。此外，靠近 SC泄露點(diǎn)附近，鋼筋表面半電位負(fù)向偏移而作為陰極處于合理保護(hù)、欠保護(hù)或過(guò)保護(hù)狀態(tài)；而靠近 SC回流點(diǎn)附近，半電位正向偏移，從而作為陽(yáng)極處于加速

4、腐蝕狀態(tài)。基于所建立的SCCD數(shù)值計(jì)算模型，搭建了鋼混高架橋縮尺模型，對(duì)多種工況下鋼筋表面的半電位分布狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，并與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　建立了SC在土壤域中分布狀態(tài)的三維數(shù)值計(jì)算方法，并提出了判斷埋地金屬管線距離軌道交通最小安全距離的實(shí)用計(jì)算方法。利用所建立的SCCD電場(chǎng)三維數(shù)值模擬方法，結(jié)合金屬管線動(dòng)電位掃描極化邊界條件，分別對(duì)無(wú)腐蝕防護(hù)層、腐蝕防護(hù)層局部缺陷和腐蝕防護(hù)層完好的埋地金屬管線進(jìn)行了系統(tǒng)分析。在10V

5、電壓作用下，腐蝕防護(hù)層存在局部缺陷的金屬管線陽(yáng)極區(qū)的腐蝕速率（8.1200 mm/a）大于無(wú)腐蝕防護(hù)層的（1.2858 mm/a），且腐蝕防護(hù)層完好的金屬管線不會(huì)受到SC的腐蝕干擾。對(duì)所建立的SCCD數(shù)值計(jì)算模型，搭建了埋地金屬管線縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?duì)多種工況下管線表面的管地電位分布狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，并與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　從 SC產(chǎn)生源頭和基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)構(gòu)造層面提出了常用的SCCD防護(hù)措施，并結(jié)合橋面板實(shí)例對(duì)影響 SC泄露的軌