我国为了进一步地强化我国西北地区的铁路规划网于2014年修建了格库铁路(格尔木至库尔勒)。为了增强风沙区域混凝土的构建工程服务,解决风沙环境下混凝土构件磨损问题,提高混凝土对风沙环境的适用性和使用期间的安全性,减少混凝土构件在工程中所发生的病害和日后的维护费用,有必要对冲蚀磨损开展相关研究。据调查统计全线的自然沙粒径分布与正态分布相类似,同时沙粒径占比重最大的是250~280μm粒径。本文所研究的区域一年中大于6m/s起沙风速据统计出现了3417次,这个数字又占据了全年所统计的最大风速次数的39%之多;研究区域年第一主导风向为WNW,第二主导风向W,第三主导风向为NW,基于大于10m/s的高风速下,风向在WNW,NW,W之间出现最高频率次数。该研究区域的气温温差大,年平均最高气温与最低气温之间差值为29.4℃。对于湿度,该区域每个月份之间的最小和最大湿度之间并没有呈现规律的递增或者递减的规律。而对于降雨量则主要集中在夏季6、7、8月份,夏季降雨量占到了全年降雨量的68%。根据试验章程在风沙两相流喷砂机冲蚀磨损试验系统中对不同参数加持下进行冲蚀磨损试验,结果表明:混凝土试件的质量剥落随着风速的增大而增多,且随着风速的增大,混凝土试件质量剥落的越快,剥落的半径与深度也随之增多;不同角度下,混凝土试件的冲蚀面面积不同,0°角冲蚀面面积最大,随着角度的增大冲蚀面面积减少,试件的剥蚀质量也随之减少,其剥落的半径和深度均随着角度的增大而减少;试件的质量随着冲蚀时间的增加而减少,且试件质量减少的速度在变慢;冲蚀颗粒的粒径对混凝土材料的冲蚀磨损具有不小的影响,且混凝土试件的质量剥落、剥落的半径、剥落的深度均随着冲蚀粒径的增大而增多,其粒径增加,对混凝土试件的冲击动能也越大,试件材料的剥落也越多;冲蚀后混凝土试件的强度均有所减少。通过试验分析冲蚀磨损机理:当混凝土表层的水泥石受到携沙风大量的冲蚀磨损后,砂浆层变暴露了出来,而当表面细骨料砂浆被渐渐地冲蚀掉后,砂浆中沙颗粒又不断地露出表面,而水泥浆其强度、硬度均低于小粒径的冲蚀沙粒,沙粒能较好的抵挡冲击砂粒的冲蚀作用,随着不断地对其进行冲蚀,混凝土试件上表面层的水泥浆便会脱落,显露出了混凝土里的粗骨料,这些粗骨料中的石子尤为关键,其的强度和硬度高于小粒径的冲蚀颗粒,导致试件质量的减少速率变缓慢。通过ANSYS FLUENT对室内冲蚀磨损混凝土构件试验进行了数值模拟,发现随着冲蚀角度的增大,风沙两相流流出出口的位移在减少,流出出口的速度变大,并分析了整体试验受压情况,得出沙粒撞击物体的压力与试验时冲蚀颗粒的半径、质量和冲蚀速度有相关性,同时根据作颗粒轨迹图分析了颗粒轨迹的分布。提出评价冲蚀磨损方法就是冲蚀磨损率,通过tecplot软件作试验冲蚀面上的冲蚀率云图,并根据fluent计算冲蚀磨损率(冲蚀率)得出随着颗粒初始速度的增大,冲蚀率也随之增大,且提高的幅度也变大;当冲蚀角度为60°时有较大的冲蚀率,当冲蚀角度为30°时有较小的冲蚀率;随着颗粒粒径的增大冲蚀率在增加,且冲蚀率增加的幅度也在变大。对现场桥梁构建三维立体桥梁模型,并在有限元ANSYS FLUENT软件中根据现场实际风速、沙流量和沙粒径等参数对桥梁整体进行了计算和对混凝土桥墩进行了分析,分析发现桥墩的流场结构由桥墩迎风侧减速区、梁表面风速汇集区、高压高速区、桥面低速区、桥墩背风侧低速区和风速稳定区6个部分所组成;冲蚀颗粒因空气阻力和重力因素呈抛物线的轨迹,并根据有限元计算出到达桥墩的临界速度;桥墩冲蚀面上受压由中心向四周逐渐减小,且部分位置产生负压形成吸力;最后标定了现场的起沙风速为6m/s,同时简化了有限元ANSYS FLUENT中给出的冲蚀率计算公式,计算出混凝土桥墩在一年中因风沙冲蚀剥落的材料质量并给出混凝土桥墩迎风沙侧受冲蚀大小的分布规律,为现场因受风沙冲蚀而对混凝土桥墩布防的区域提供理论依据。