随着内河水运开发力度的增强,钢结构在内河港口码头建设中应用越来越广泛。目前,我国内河港口钢结构防腐设计主要参考海港工程钢结构防腐规范,采用环氧沥青防腐涂层进行保护。通过现场调研发现,内河码头下部钢护筒嵌岩桩及靠船构件防腐涂层由于受含沙水流的不断冲蚀,导致其防腐涂层出现大范围脱落,致使钢结构裸露生锈,腐蚀情况十分严重,直接影响水工钢结构的正常使用。内河大流速含沙水流快速冲蚀防腐涂层,是港口工程维护保养中亟待解决的重大问题。本文结合山区河流大流速含沙水流的环境特点,采用加速冲蚀试验和室内物理模型试验方法,研究大流速含沙水流环境下钢结构粘弹性防腐涂层的冲蚀损伤特性,提出粘弹性防腐涂层磨蚀量预估模型。主要研究工作及取得的成果如下:(1)涂层材料基本力学性能对比分析。结合长江上游内河码头工作特点及钢结构防腐要求,选用码头现场钢结构环氧沥青涂层以及具有良好机械性能的聚氨酯涂层作为研究对象,测试了环氧沥青涂层及3种配比聚氨酯涂层的基本力学性能。对比实测结果后发现:环氧沥青涂层比聚氨酯涂层的硬度更大,但其附着力、抗冲击性能却较聚氨酯涂层更弱;聚氨酯3种配比涂层的粘性性能均大于弹性性能,当配比为1:3情况下,粘性性能最大。(2)粘弹性防腐涂层冲蚀损伤特性加速冲蚀试验研究。利用自制的防腐涂层加速冲蚀装置,开展了不同冲蚀条件下钢结构环氧沥青涂层和3种配比聚氨酯涂层的加速冲蚀试验,获得不同冲蚀条件下涂层表面的冲蚀损伤规律。结果表明:聚氨酯涂层的抗冲蚀效果要优于环氧沥青涂层,其中聚氨酯1:3涂层的磨蚀量最小,抗冲蚀效果最好。(3)粘弹性防腐涂层冲蚀损伤特性物理模型试验研究。通过开展不同冲蚀条件下钢结构环氧沥青涂层和3种配比聚氨酯涂层冲蚀损伤的室内水槽模型试验,获得各防腐涂层在不同冲蚀条件下的磨蚀量。结果表明:在相同冲蚀条件下,室内物理模型试验与加速冲蚀试验结果呈现相似的规律。此外,基于相似理论,建立加速冲蚀试验与室内水槽模型试验相关联系。(4)建立防腐涂层磨蚀量预估模型。基于粘弹性涂层本构模型及接触力学理论,建立含沙水流冲蚀钢结构粘弹性防腐涂层的力学模型,推导出了粘弹性涂层冲蚀磨损量的预估模型。通过与试验结果的对比分析,率定预估模型中的待定参数并验证预估模型计算结果的正确性。同时,基于含沙水流接触涂层的应力场预测冲蚀效果,1:3配比的聚氨酯涂层受到的最大接触动力Pmax、最大法向应力σz,max均较其余情况更低,表明其磨蚀程度也相应最小,为最优粘弹性防腐涂层。