1860级低松弛钢绞线高温下力学性能
钢绞线张拉应力应变计算
丹江特大桥K162+957;K163+405箱梁，设计采用标准强度fpk=1860Mpa的高强低松弛钢绞线，公称直径Ф15.2mm，公称面积Ag=139mm²；弹性模量Eg=1.95×105Mpa。
为保证施工符合设计要求，施工中采用油压表读数和钢绞线拉伸量测定值双控。
理论伸长量计算采用《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2002附表G-8预应力钢绞线理论伸长值及平均张拉力计算公式。
一、计算公式及参数：1、预应力平均张拉力计算公式及参数：式中：P p—预应力筋平均张拉力（N）P—预应力筋张拉端的张拉力（N）X—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）θ—从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）k—孔道每米局部偏差对摩檫的影响系数，取0.0015μ—预应力筋与孔道壁的摩檫系数，取0.252、预应力筋的理论伸长值计算公式及参数：式中：P p—预应力筋平均张拉力（N）L—预应力筋的长度（mm）A p—预应力筋的截面面积（mm2），取139 mm2E p—预应力筋的弹性模量（N/ mm2），取1.95×105 N/ mm2二、伸长量计算：1、N1束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1860×139=193905NX直=11.322m；X曲=1.018mθ=4×π/180=0.0698radk X曲+μθ=0.0015×1.018+0.25×0.0698=0.019P p=193905×（1-e-0.019）/0.019=192074NΔL曲= P p L/（A p E p）=192074×1.018/（139×1.95×105）=7.2mmΔL直= PL/（A p E p）=193905×11.322/（139×1.95×105）=81mm(ΔL曲+ΔL直)*2=(7.2mm+81mm)*2=176.4mm与设计比较（176.4-172）/172=2.56%2、N4束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1860×139=193905NX直= 4.709m；X曲=7.601mθ=4×π/180=0.1571radk X曲+μθ=0.0015×7.601+0.25×0.1571=0.0507P p=193905×（1-e-0.0507）/0.0507=189071NΔL曲= P p L/（A p E p）=189071×7.601/（139×1.95×105）=53mmΔL直= PL/（A p E p）=193905×4.709/（139×1.95×105）=33.7mm (ΔL曲+ΔL直)*2=(53mm+33.7mm)*2=173.4mm与设计比较（173.4-171）/171=1.4%同理，N2,N3束钢绞线计算结果详见附表。
钢绞线力学性能表
1、钢绞线镀锌力学性能表钢绞线中镀锌钢丝力学性能表钢绞线中镀锌钢丝锌层性能表Property of Zinc Coating of Zinc-Plated Steel Wire in Strand1.80 220 180 1602.00 230 200 160 142.20 230 200 180 .2.60 250 220 200 2.80 270 250 2303.20 280 260 230 3.50 290 270 2504.002902702502、无粘结钢绞线 UNBONDED STRAND WIRE注：(1) 力学性能应符合PC 钢绞线标准要求(2) 根据不同用途，经双方协议，供应其它强度和直径的预应钢绞线。
Note:(1) Mechanical performance should conform to the specification of PCstranded wire (2) According to different uses,we can supply PC stranded wire with the other tensile strength and diameter through negotiation by both parties.1x7执行标准规格 r(mm)抗拉强度 Mpa屈服负荷 KN弹性模量N/mm 2防腐润滑脂重量大于 Corrosion resstantlubricating greaseweight more than(g/m)高密度聚乙烯护套厚度 High density polythenebushing thickness (mm)1000h 松驰值% (初始负荷为70%破断负荷)不大于建筑行业标准 JG3006-93 （钢绞线） （PC Stranded wire)￠12.0 ￠15.01570 1470119.17*174.93*1.8X10543 500.8-1.2 0.8-1.22.52.5注：(1) *指屈服负荷是整根钢绞线破断负荷的85%(2) 根据不同用途，经双方协议，供应其它强度和直径的预应力钢材。
钢绞线张拉
3、预应力钢绞线及张拉指标参数预应力钢绞线采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松弛钢绞线，弹性模量为1.95×105Mpa，7φ5钢绞线公称直径15.24mm，按美国ASTMA416M-98标准270级执行。
锚于梁端的钢束采用4根9-7φ5钢绞线；边梁和中梁锚于梁顶的钢束分别采用3根和2根7-7φ5钢绞线。
边梁的9-7φ5和7-7φ5预应力钢绞线张拉控制应力为0.72Ryb，9-7φ5钢绞线张拉力为1662KN，7-7φ5钢绞线张拉力为1312KN；中梁的9-7φ5和7-7φ5预应力钢绞线张拉控制应力为0.75Ryb，9-7φ5钢绞线张拉力为1749KN，7-7φ5钢绞线张拉力为1367KN.施工中，不得对预应力钢绞线进行超张拉。
张拉千斤顶的型号分别为YCW250B和YCW150B，电动油泵型号为OVM ZB4-500型。
采用OVM15-9和OVM15-7锚具，该锚具包括锚头、锚垫板和与之相配套的锚下螺旋筋等。
制梁所用水泥为法国产CPA42.5特种水泥，该水泥具有早期强度增长快的特点，四天强度可达90%左右。
4、张拉工艺采用两端对称同时张拉、张拉力和伸长量双控法，两端千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作一起进行。
千斤顶就位后，先将主油缸少许充油，使之蹬紧，让预应力钢绞线绷直，在钢绞线拉至规定的初应力σ0时，停机量测原始空隙并画线作标记。
钢绞线的张拉顺序综合以下几方面因素核算确定：其一避免张拉时构件截面呈过大的偏心受力状态，不使砼边缘产生拉应力；其二计算并比较分批张拉的预应力损失值；其三是尽量减小梁体产生过大的上拱度，防止梁体开裂或变形严重。
经综合比较，采用了两阶段传力锚固法张拉，即T梁砼强度达90%后，首先张拉锚固于梁端的N1-N4钢绞线，对此4根钢绞线的孔道压浆，然后存梁；为减小T梁的徐变上拱度，锚于梁顶的N5-N7钢绞线待架梁前再进行张拉并压浆，随即架梁。
采用两次张拉工艺的另一优点是：先张拉一部分钢绞线，对梁体施加较低的预应力，使梁体能承受自重荷载，提前将梁移出生产梁位，可大大缩短生产台座使用周期，加快施工进度。
预应力钢绞线及张拉指标参数
预应⼒钢绞线及张拉指标参数
3、预应⼒钢绞线及张拉指标参数
预应⼒钢绞线采⽤抗拉强度标准值为1860MPa的⾼强低松弛钢绞线，弹性模量
为1.95×105Mpa，7φ5钢绞线公称直径15.24mm，按美国ASTMA416M-98标准270级执⾏。
锚于梁端的钢束采⽤4根9-7φ5钢绞线；边梁和中梁锚于梁顶的钢束分别采⽤3根和2根7-7φ5钢绞线。
边梁的9-
7φ5和7-7φ5预应⼒钢绞线张拉控制应⼒为0.72Ryb，9-7φ5钢绞线张拉⼒为1662KN，7-7φ5钢绞线张拉⼒为1312KN；中梁的9-7φ5和7-7φ5预应⼒钢绞线张拉控制应⼒为0.75Ryb，9-7φ5钢绞线张拉⼒
为1749KN，7-7φ5钢绞线张拉⼒为1367KN.施⼯中，不得对预应⼒钢绞线进⾏超张拉。
张拉千⽄顶的型号分别为YCW250B和YCW150B，电动油泵型号为OVM ZB4-500型。
采⽤OVM15-9和OVM15-7锚具，该锚具包括锚头、锚垫板和与之相配套的锚下螺旋筋等。
制梁所⽤⽔泥为法国
产CPA42.5特种⽔泥，该⽔泥具有早期强度增长快的特点，四天强度可达90%左右。
4、张拉⼯艺
采⽤两端对称同时张拉、张拉⼒和伸长量双控法，两端千⽄顶升降压、画线、测伸长、插垫等⼯作⼀起进⾏。
千⽄顶就位后，先将主油缸少许充油，使之蹬紧，让预应⼒钢绞线绷直，在钢绞线拉⾄规定的初应⼒σ0时，停机量测原始空隙并画线作标记。
钢绞线的张拉顺序综合以下⼏⽅⾯因素核算确定：其⼀避免张拉。
1860MPa级1×19—28.6低松弛预应力钢绞线研制’
收缩 率大于 ３ ％的 ０ ４ｍ ２ ０ １ ｍ８ Ｂ专用盘条 ； 将盘条在质量分数１ ％ ～ ０ ５ ２ ％盐酸溶液 中去 除氧化铁皮后 ， 进入磷酸二 氢锌 为主液的槽 中进行磷化 处理 ， 然后浸入 ９ ０—１０℃的皂 液中皂 化 ， ０ 最后 在 １０℃左 右的烘箱 中烘干 ； 拔钢丝 ０ 拉 时严格按盘条轧 制方向顺 向拉拔 。给出捻制稳定 化工艺参数 ： 捻距 ４０ｍｍ， ０ 捻制速度 ２ ／ ｉ， ５ｍ ｒｎ 张力 ３０ｋ 温度 ａ ３ Ｎ， ３ ５～ ９ ８ ３０ｏ Ｃ。试验 结果表明 ， 采用上述工艺研制 的钢绞线抗拉强度 为 １８８～１ ０ ａ 延伸 率为 ６０ ～ ． ％ ， ６ ４ＭＰ ， ９ ．％ ８５
２ ｎｖｒｔ ｏ ｃ ｎｅａ ｄＴｃｎｌ ｙＢ ｉｎ Ｂ ｉ ｇ １０ ８ ， ｈｎ ） ．Ｕ ｉ ｓｙ ｆＳｉ ｃ ｎ ｅｈｏｏ ｅｉ ｅ ｉ ｅ ｇ ｊ ｇ， ｅ ｎ ００ ３ Ｃ ｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｎｒ ｄ ｃ ｈ ｅ ｅ ｒｈ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ １ ８ ０ ＭＰ ｒ ｄ ×１ — ２ ． ｏ ｅａ ａｉｎ ｐ ｅ ｓｒ ｓ ｅ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｏ ｉ ｔ ｕ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｏ ６ ａ ｇ ａ ｅ １ ｏ ９ ８ ６ ｌｗ ｒｌ ｘ ｔ ｒ —ｔｅ ｓ ｄ ｓｅ ｌ ｏ ｓ ａ ｄ Ｃ ｏ ｓｎ ｉｍｅ ｅ ４ ｍｍ ８ Ｂ ｗ ｒ ｏ ｔ ｎ ｉ ｔｅ ｇｈ １ ０ ａ ａ ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｇ ｅ ｕ ｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｏ ｅ ０ ｔ ｎ ． ｈ ｏ ｉ ｇ ｄ ａ ｔｒ １ ２ ｉｅｒ ｄ ｗｉ ｔ ｓｌ ｓｒｎ ｔ ０ ＭＰ ｎ ｅｃ ｎ ａ ｅｒ ｄ ｃｉ ｆ ｅ ｖ ｒ３ ％ ｒ ｈｅ ｅ ３ ｏ ａ
《铁路桥梁设计》word文档
《铁路桥梁设计》word⽂档设计说明⼀、概述为满⾜改建铁路胶济客运专线建设的需要，编制本设计图。
⼆、设计依据（⼀）《新建时速200公⾥客货共线铁路设计暂⾏规定》铁建设函［2005］285号。
（⼆）《铁路桥涵设计基本规范》TB1002.1-2005。
（三）《铁路桥涵钢筋混凝⼟和预应⼒混凝⼟结构设计规范》 TB1002.3-2005。
（四）《铁路桥涵混凝⼟和砌体结构设计规范》TB10002.4-2005。
（五）《铁路混凝⼟结构耐久性设计暂⾏规定》铁建设（2005）157号。
（六）《铁路线路设计规范》（报批稿）。
（七）《铁路⼯程抗震设计规范》 GBJ111（报批稿）。
（⼋）《铁路架桥机架梁规程》 TB10213—99。
（九）铁道部⼯程设计鉴定中⼼《改建铁路胶济客运专线⼯程初步设计审查意见》。
三、适⽤范围（⼀）设计速度：客车200km/h,货车120 km/h 。
（⼆）线路情况：客货共线，双线正线（标准线间距4.4m ），曲线（曲线半径R=2200m ）。
（三）轨底⾄梁顶⾼度：0.7m 。
（四）施⼯⽅法：挂篮悬臂灌筑施⼯。
（五）地震烈度：基本地震烈度6度。
（六）桥式：本桥桥跨布置为75+120+75m 预应⼒混凝⼟连续梁，全长271.7m （含两侧梁端⾄边⽀座中⼼各0.85m ）。
四、设计原则及技术参数（⼀）设计荷载 1. 恒载（1）结构⾃重：按《铁路桥涵设计基本规范》（TB1002.1-2005）采⽤，梁体γ取26.5kN/m 3。
（2）⼆期恒载：双线桥⾯⼆期恒载（包括钢轨、扣件、垫板、枕⽊、道碴、防⽔层、保护层、电缆槽、挡碴墙、⼈⾏道栏杆、接触⽹⽀架、⼈⾏道板等）按有碴桥⾯考虑，⼆期恒载q ＝198kN/m 。
（3）混凝⼟收缩、徐变影响：根据《铁路桥涵设计基本规范》（TB1002.1-2005）进⾏计算，环境条件按野外⼀般条件计算，相对湿度取70%。
根据⽼化理论计算混凝⼟的收缩徐变，系数如下：徐变系数终极极值：2.0（混凝⼟龄期6天）。
高强度低松驰预应力钢绞线的应用
⾼强度低松驰预应⼒钢绞线的应⽤195±10KN／mm2”。
弹性模量对于施⼯时的张拉量有实际意义。
2钢绞线标准对照分析2．1 破断载荷破断载荷拉⼒是钢绞线主要的性能指标，直接反映钢绞线的效能，强度级别的⾼低，反映出钢绞线标准的⾼低。
各标准中，强度级别都是以破断⼒和公称截⾯积进⾏计算的，强度级反映钢材的效率。
BS5896—80Φ15.7mm绞线，强度级1770，破断⼒为265KN，ASTM416—90a绞线级为1860(270级)，破断⼒为260．7KN，强度级⽐BS⾼，但破断⼒更⼩，是不是效率更低?不是，它与⾯积有关，BS中公称⾯积为150mm2，⽽ASTM中公称⾯积为140mm2，破断⼒相差(265—260．7)÷265=1．62％，⽽⾯积相关(150—140)÷150=6.67％，相对来说BS标准⽐ASTM标准更费材料，因此强度的⾼低直接反映钢材的效能，不能不说，从节材的⾓度考虑，使⽤GB5224—85钢绞线是⼀种浪费，当今国外⼯程普遍使⽤的都是强度为1860N／mm2级的钢绞线。
2．2 松弛性预应⼒使硷构件能承受巨⼤的外来载荷。
⼈们希望预应⼒不随时间的推移⽽减⼩，但由于钢材产⽣松弛现象使构件预应⼒产⽣部分损失，松弛性能越差，应⼒损失就越⼤。
为了弥补就要增加绞线⽤量，有关资料介绍低松弛绞线⽐普遍松弛绞线节省钢材14％，因此，应尽量使⽤低松弛预应⼒钢材。
就BS5896—80的铰线，在70％的初载下，标准规定1000hr的松弛值对低松弛为2．5％，普通松弛为8％，相差3．2倍，对⼤型建筑物来说都是百年⼤计，实际上长期的应⼒损失会更⼤。
2．3 延伸率标准中除规定钢绞线要有⾼的强度外，同时还规定了塑性指标，以保证万⼀过载构件变形，砼破裂时钢绞线有必需的塑性变形能⼒，不⾄于⽴即断裂，标准的延伸率要求都是≥3．5％，但ASTM要求的标距最长，所以对延伸的要求较严。
3 低松弛预应⼒钢绞线的特点低松弛预应⼒钢纹线作为最新⼀代的预应⼒钢材、除具备预应⼒钢材的⼀般性能外，还具有如下特点：3．1 寓的弹性模量及⾼的屈强⽐：普遍松弛预应⼒钢绞线屈强⽐⼀般规定为≥85％，⽽低松弛钢绞线屈强⽐为≥90％，弹性模量195K／mm2左右，给钢绞线的使⽤增加了保险系数，受⼒后产⽣永久变形的可能性更⼩。
常用钢绞线力学性能表、锚具规格表、波纹管选用表、电动油泵性能、千斤顶参数表
140
165
165
165
195
C
90
100
110
135
10
D
50
53
58
63
73
78
83
88
93
管 道
F
40
45
50
55
65
70
75
80
85
锚 板
G
85
85
95
105
125
135
145
155
165
H
50
50
50
50
55
60
60
65
65
螺 旋 筋
/
130
160
190
210
IoOoh应
力松弛率r∕%≤
1×7
15.20
(15.24)
1470
206
234
181
对所有规格
对所有规 格
对所有规 格
1570
220
248
194
3.5
70
80
2.5
4.5
1670
234
262
206
9.50
(9.53)
1720
94.3
105
83.0
11.10
(11.11)
128
142
113
12.70
170
203
162
15.20
(15.24)
260
288
229
15.70
279
309
246
17.80
(17.78)
1860级低松弛钢绞线高温下力学性能
Ａｓ ｃ Ｍｃｎａ ｘｒｅｓｎ ｍ ｄ ｗ ｓｆｒｔｓｇｔｌｒｄ ｆ、 １Ｏ ｍ ， ＝ ｂ ａ：ｅａｃ ｅｅ ｎ ｏ４ ｉｌ ｉ ｏ ｅｒ ｉ ｓ ｓ （ｐ ８ Ｎ ｍ， ｒ ｔ ｔ ｈｉ ｐ ｍ ｔ ｌ ｉ ｄｅ ｒ ｐｓｓ ｅ ｔ ｅ ｅ ｎ ｅａ ｎ ｔ ６／ 二 ｄ
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张昊宇， 郑文忠
（ 哈尔滨工业大学 土木工程学院， 哈尔滨 ｌ ９，一滋： ｎ ｅｚ ５ ０Ｅｍ １ ｏ ｒｅ ） （ ０ ｃ ｃｔ＠脚ａ． ｍ ｉｃ ） ｌｏ
摘 要： 根 拉 度 准 ｆｋ ８ Ｎｍ 对４ 抗 强 标 值 Ｐ ６／ 时的扩 ．低 弛 应 钢 线 丝 行了 温 力 Ｌ ０ 为１ 巧２ 松 预 力 绞 中 进 高 下 学
钢绞线应力计算
钢绞线计算箱梁，设计采用标准强度fpk=1860MPa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，公称面积Ag=139mm2，弹性模量Eg=1.95*105MPa，为保证施工符合设计要求，施工中采用油压表读数和钢绞线拉伸量测定值双控。
理论伸长量计算采用《公路桥梁施工技术规范》JTJ041-2002附表G-8预应力钢绞线理论伸长量及平均张拉应力计算公式。
一、计算公式及参数1、预应力平均张拉力计算公式及参数：式中：Pp—预应力筋平均张拉力（N）P—预应力筋张拉端的张拉力（N）X—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）θ—从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数：取0.0015u—预应力筋与孔道壁的磨擦系数，取0.25e = 2.7182818282、预应力筋的理论伸长值计算公式及参数：△L=PpL/（ApEp）式中：Pp—预应力筋平均张拉力（N）L—预应力筋的长度（mm）Ap—预应力筋的截面面积（mm2），取139mm2Ep—预应力筋的弹性模量（N/mm2），取1.95×105N/mm2二、伸长量计算：1N1束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1860×139=193905NX直=3.5m；X曲=2.35m；θ=4.323×π/180=0.25radKX曲+uθ=0.0015×2.35+0.25×0.25=0.066Pp=193905×（1-e-0.066）/0.066=187644N△L曲=PpL/（ApEp）=187644×2.35/（139×1.95×105）=16.3mm △L直=PpL/（ApEp）=187644×3.5/（139×1.95×105）=24.2mm △L曲+△L直=16.3+24.2=40.52N2束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力：P=0.75×1860×139=193905NX直=0.75；X曲=2.25m；θ=14.335×π/180=0.2502KX曲+uθ=0.0015×2.25+0.25×0.2502=0.0659Pp=193905×（1－e-0.0659）/0.0659=187653N△L曲=PpL/（ApEp）=187653×2.25/（139×1.95×105）=15.6mm △L直=PpL/（ApEp）=187653×0.75/（139×1.95×105）=5.2mm （△L曲+△L直）*2=（15.6+5.2）*2=41.6mm一、计算参数：1、K—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数：取0.00152、u—预应力筋与孔道壁的摩擦系数：取0.253、Ap—预应力筋的实测截面面积：139mm24、Ep—预应力筋实测弹性模量：1.95×105N/mm25、锚下控制应力：σk=0.75Ryb=0.75×1860=1395N/mm26、单根钢绞线张拉端的张拉控制力：P=σkAp=193905N7、千斤顶计算长度：60cm8、工具锚长度：7cm二、张拉时理论伸长量计算：以N1束钢绞线为例：N1束一端的伸长量：式中：P—油压表读数（MPa）；F—千斤顶拉力（KN）P=P1时，（1）15%σcon=232.7KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×232.7=4.6MPa （3）30%σcon=465.4KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×465.4=9.7MPa （4）100%σcon=1551.2KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1551.2=33.5MPa（5）103%σcon=1597.7KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1597.7=34.5MPaP=P2时，（1）15%σcon=203.6KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×203.6=4.0MPa （3）30%σcon=407.2KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×407.2=8.4MPa （4）100%σcon=1357.3KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1357.3=29.2MPa（5）103%σcon=1398.0KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1398.0=30.1MPa三、2407号千斤顶张拉，千斤顶回归方程：P=0.02247F+0.08式中：P—油压表读数（MPa）；F—千斤顶拉力（KN）P=P1时：（1）15%σcon=232.7KN时：P=－0.2247F+0.08=0.08+0.02247×232.7=5.3MPa （3）30%σcon=465.4KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×465.4=10.5MPa（4）100%σcon=1551.2KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1551.2=34.9MPa（5）103%σcon=1597.7KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1597.7=36.0MPaP=P2时：（1）15%σcon=203.6KN时：P=－0.2247F+0.08=0.08+0.02247×203.6=4.7MPa （3）30%σcon=407.2KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×407.2=9.2MPa （4）100%σcon=1357.3KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1357.3=30.6MPa（5）103%σcon=1398.0KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1398.0=31.5Mpa。
1860MPa级1×19W-28.6钢绞线结构设计
ｐ ｒ ｏ ｅ ｔ ｎｏ ｃ ｙ ｒ ｔ ｌ ｉ ｉ ｔ ｆ １ Ｗ 一 ８ ６ ｓ ｅ ｓ ａ ｄｉ ｄ ｔ ｍ ｎ ｄ ｃｒ ｉ ａｊｓ ｅ ｔ ａ ｅ ｉ ｏｔ ｎｒｌ ｉ ｆ ａ ｈｌ ｅ ｅ ｒ ｄ ｍｅ ｒｏ １× ｉ ａｏ ｅ ａ ｓ ｅｗ ｅ ａ ｅ ９ ２ ． ｔ ｌ ｔ ｎ ｅ ｒ ｉｅ ． ｅ ａ ｄｕ ｔ ｎ ｌ ｅ ｒ ｓ ｅ ｔｎ ｍ ｖｕ ｓ
１ ６ ａ级 １× ９ ０ＭＰ ８ １ Ｗ一２ ． ８ ６钢 绞 线 结构 设 计
胡 晓 玲 ， 夏 楠 ， 张
（ 贵州 钢 绳 股 份 有 限 公 司 ， 贵 州
静
５３ ０ ） ６ ００
遵义
摘
要
针对 １ ６ ａ １Ｘ — １．４钢绞线 的不足 ， 出开发 １ ６ ａ级 １Ｘ１ｗ一２ ． ０ＭＰ 级 ７ ５ ２ ８ 提 ０ＭＰ ８ ９ ８ ６结构多丝大直径 高
６４ ． ０ ｍｍ ｅ ｐ ｃ ｉｅｙ ａ ｉ ｈ ｍｕ ｉ ｌ ｓ １ ． ｒ ｓ ｅ ｔ ｌ ，ｌ ｙ ｐｔ ｈ ｐｅ ｉ ２ ５，ｌｙ ｐｔｈ ３ ０ ｎｎ ．Ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ＪＳ Ｇ ３ ３ － １ ９ ｔｎ ａ ｄ １×１ Ｗ 一 ｖ ｃ ａ ｉ ６ ｌ１ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ Ｉ ５ ６ ｃ ９ ９ ｓ ｄ ｒ ａ ９
Ｓｔ ｕ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎ ｏ ６ Ｐａ ｇ ａ ｅ １ Ｘ１ Ｗ 一２ ６ ｓ ｅ ｌｓｒ ｎ ｒ ｃ ｕ ｅ ｄ ｓｇ ｆ１ ８ ０ Ｍ ｒ ｄ ９ ８． ｔ ｅ ｔ ａ ｄ
ＨＵ Ｘｉ ｏ ｌ ｇ，ＸＩ ｎ，Ｚ ａ ・ｎ ｉ Ａ Ｎａ ＨＡＮＧ ｉｇ Ｊｎ （ ｕ ｈ ｕＷｉ ｏｅＩｃｒｏａ ｄ Ｃ ｍ ａ ｙ Ｚ ｎ ｉ ６ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｇ ｉ ｏ ｒ Ｒ ｐ ｎｏ ｒｔ ｏ ｐ ｎ ， ｕ ｙ ５ ３ ０ ， ｈｎ ） ｚ ｅ ｐ ｅ
1860级钢绞线截面应力有限元模拟
第16卷 第2期2021年2月中国科技论文C H I N AS C I E N C E P A P E RV o l .16N o .2F e b .20211860级钢绞线截面应力有限元模拟江建文1,邓年春1,2,3,4,郭 晓1,2,3,4(1.广西大学土木建筑工程学院,南宁530004;2.广西防灾减灾与工程安全重点实验室,南宁530004;3.广西大学特殊地质公路安全工程技术研究中心,南宁530004;4.广西大学广西大跨度拱桥工程技术中心,南宁530004)摘 要:为了研究摩擦作用对1860级1ˑ7钢绞线轴向拉伸下截面应力分布及塑性发展规律的影响,针对1860级7丝钢绞线,先进行静态拉伸试验,得到钢绞线及单根钢丝真实应力-应变曲线㊂基于S o l i d W o r k s 提出了一种新的模型,可将其导入A B A Q U S 用于有限元计算,并通过试验与相关文献理论的结果验证了有限元模型的有效性㊂结果表明:所提几何建模方式解决了钢绞线有限元模拟的接触设置问题,减少了计算成本;摩擦作用对钢绞线截面应力(等效应力与轴向应力)大小有较大影响,考虑摩擦时钢绞线的整体应力值更大,而钢丝接触附近区域则是不考虑摩擦的应力值更大,且两者差值随荷载的增大而线性增大;摩擦作用对其截面应力分布规律无影响,中丝应力值分布均匀,而侧丝应力值由与中丝接触处向外逐渐减小,呈扇形分布;摩擦作用对钢绞线截面塑性发展有较大的影响㊂关键词:钢绞线;摩擦;截面应力分布;塑性发展;有限元模拟中图分类号:T H 142.2 文献标志码:A文章编号:20952783(2021)02019306开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):F i n i t e e l e m e n t s i m u l a t i o n o f s e c t i o n s t r e s s o f 1860-gr a d e s t e e l s t r a n d J I A N GJ i a n w e n 1,D E N GN i a n c h u n 1,2,3,4,G U OX i a o1,2,3,4(1.C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n dA r c h i t e c t u r a l ,G u a n g x i U n i v e r s i t y ,N a n n i n g 530004,C h i n a ;2.G u a n g x i K e y L a b o r a t o r y o f D i s a s t e rR i s kR e d u c t i o n a n dE n g i n e e r i n g S a f e t y ,N a n n i n g 530004,C h i n a ;3.S p e c i a l G e o l o g i c a lH i g h w a y S a f e t y E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c hC e n t e r ,G u a n g x i U n i v e r s i t y ,N a n n i n g 530004,C h i n a ;4.G u a n g x i L o n g -S p a nA r c hB r i d g eE n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y Ce n t e r ,G u a n g x i U n i v e r s i t y ,N a n n i n g 530004,C h i n a )A b s t r a c t :I n o r d e r t o s t u d y t h e s e c t i o n s t r e s s d i s t r i b u t i o n a n d p l a s t i c d e v e l o p m e n t l a w u n d e r t h e a x i a l t e n s i o no f t h e 1860-g r a d e 1ˑ7s t e e l s t r a n d b y f r i c t i o n ,s t a t i c t e n s i l e t e s tw a s c a r r i e d o u t ,a n d t h e t r u e s t r e s s -s t r a i n c u r v e s o f s t e e l s t r a n d a n d s i n gl ew i r e w e r e o b t a i n e d .S o l i d W o r k s w a s u s e d t o p r o p o s e a n e wm o d e l ,w h i c h c o u l d b e i m po r t e d i n t oA B A Q U S t o r e a l i z e t h e f i n i t e e l e m e n t c a l c u l a t i o n ,a n d t h e v a l i d i t y o f t h e f i n i t e e l e m e n tm o d e l w a s v e r i f i e d b y e x pe r i m e n t s a n d t h e o r e t i c a l r e s u l t s i n r e l e v a n t l i t e r a t u r e .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e g e o m e t r i cm o d e l i n g m e t h o d i n t h i s p a p e r s o l v e s t h e c o n t a c t s e t t i n g p r o b l e mof f i n i t e e l e m e n t s i m u l a t i o n o f s t e e l s t r a n d a n d r e d u c e s t h e c a l c u l a t i o n c o s t .F r i c t i o n h a s ag r e a t i n f l u e n c e o n th e c r o s s -s e c ti o n s t r e s s (e qu i v a l e n t s t r e s s a n d a x -i a l s t r e s s )o f s t e e l s t r a n d .W h e n f r i c t i o n i s c o n s i d e r e d ,t h e o v e r a l l s t r e s s v a l u e o f s t e e l s t r a n d i s l a r ge r ,w h i l e t h e s t r e s s v a l u e n e a r t h e c o n t a c t a r e a of s t e e l w i r e i sg r e a t e rw i th o u t c o n si d e r i n g f r i c t i o n ,a n d t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e mi n c r e a s e s l i n e a r l y wi t h t h e i n c r e a s e o f l o a d .F r i c t i o n h a s n o e f f e c t o n t h e c r o s s -s e c t i o n s t r e s s d i s t r i b u t i o n ,b e c a u s e t h e s t r e s s v a l u e o f t h em i d d l e w i r e i s e v e n -l y d i s t r i b u t e d ,w h i l e t h e s t r e s s v a l u e o f t h e s i d ew i r e d e c r e a s e s g r a d u a l l y f r o m t h e c o n t a c t po i n t o f t h em i d d l ew i r e t o t h e o u t s i d e ,s h o w i n g a f a n -s h a p e dd i s t r i b u t i o n .T h e f r i c t i o ne f f e c t h a s a g r e a t i m p a c t o n t h e c r o s s -s e c t i o n p l a s t i cd e v e l o p m e n t o f t h e s t e e l s t r a n d .K e yw o r d s :s t e e l s t r a n d ;f r i c t i o n ;s e c t i o n a l s t r e s s d i s t r i b u t i o n ;p l a s t i c d e v e l o p m e n t ;f i n i t e e l e m e n t s i m u l a t i o n 收稿日期:2020-05-02基金项目:国家自然科学基金资助项目(51868006);广西科技计划项目(桂科A B 17292018);广西高等学校高水平创新团队及卓越学者计划项目(桂教人 2018 35号)第一作者:江建文(1995 ),男,硕士研究生,主要研究方向为拱桥短吊索可靠性通信作者:邓年春,高级工程师(教授级),主要研究方向为大跨度拱桥与悬索桥设计,d e n gn c h @g x u .e d u .c n 钢绞线以热轧盘条为原料,经冷拔后由外层钢丝绕着中丝钢丝捻制而成钢绞线,再进行连续的稳定化处理[1],能够很好地承受拉伸㊁弯曲等作用,被广泛应用于土木㊁机械和采矿工程等领域㊂例如桥梁吊索使用的钢绞线是桥梁结构的重要受力元件之一,其服役可靠性直接影响桥梁的耐久性及安全性㊂钢绞线有限元模拟方法可以很好地模拟钢绞线弹塑性阶段的整体受力与截面应力分布情况,为钢绞线的制造选材和工艺参数选取提供参考,以减少试验次数及生产成本㊂因此,近些年国内外研究人员对钢绞线的数值模拟进行了深入的研究㊂由于钢绞线分析涉及几何㊁材料及状态非线性,现有的大多数结构分析中通常假定截面应力均匀分布,且不考虑钢绞线钢丝直中国科技论文第16卷径的转角及摩擦,这与实际受力情况不符[2]㊂Y u 等[3]采用A N S Y S/L S-D Y N A有限元软件分析得到了钢绞线钢丝之间的接触应力与整体侧向受力性能㊂孔庆凯等[4]建立钢绞线的三维实体模型,得出了在复杂受力情况下,用等截面圆杆来模拟钢绞线受力是不恰当的㊂J i a n g等[5]建立三维有限元模型,分析了钢绞线的受力机理,但是只考虑了局部接触与摩擦㊂吴志杰等[6]采用A B A Q U S建立钢绞线有限元模型,分析得到的钢绞线破坏模式是中心钢丝先被拉断后外层钢丝相继被拉断㊂钱海敏等[7]采用A B A Q U S建立了1860级7丝钢绞线有限元模型,分析了初始接触状态对截面应力分布以及捻角对钢绞线承载性能的影响㊂陈冲等[8]采用A N S Y S建立有限元模型,并采用不分离(允许无摩擦滑动)模型考虑了钢丝之间的接触,分析得到了不考虑摩擦时的截面应力分布规律㊂以上研究并没有分析摩擦对钢绞线截面应力分布及塑性发展规律的影响㊂为此,本文针对1860级1ˑ7钢绞线,采用静态拉伸试验与A B A Q U S有限元模拟相结合的方法,研究在轴向荷载作用下摩擦作用对其截面应力分布及塑性发展规律的影响,并用相关文献理论与试验结果验证有限元模型的有效性㊂1试件制备与试验方法拉伸试验材料为1ˑ7-15.24-1860钢绞线,钢绞线中心钢丝横截面为圆形,由于捻角的影响,侧丝横截面实际上近似为椭圆[9],其横截面实测几何尺寸如表1和图1所示㊂按照‘预应力混凝土用钢材试验方法“(G B/T21839 2019),在M T S万能试验机上进行钢绞线室内拉伸试验,截取试件长度为1000m m,实测标距为500m m,将粘有金刚砂的铝片固定在试件上,然后与铝片放入钳口中夹紧,拉伸速率为0.5m m/m i n,预加载20k N,然后在试样中间位置安装量程为25m m的引伸计,当钢绞线达到屈服时取下引伸计,并记录钳口前后位移,计算其断后伸长率,使用计算机自动采集试验数据,得到钢绞线与单根钢丝的力学性能㊂表11860级钢绞线横截面实测参数T a b l e1 M e a s u r e d p a r a m e t e r s o f1860-g r a d e s t e e l s t r a n d公称直径/m m实测直径/m m中丝直径/m m侧丝长轴/m m侧丝短轴/m m捻距/m m捻向15.2415.205.205.125.00222左试验得到钢绞线及钢丝的真实应力-应变曲线,如图2所示,由于钢绞线拉伸过程中并无明显的屈服现象,一般以发生0.2%的塑性变形所对应的应力作为其屈服强度,试验得到钢绞线屈服强度为1756M P a,弹性模量为202G P a;单根钢丝的屈服强度为1800M P a,弹性模量设置为198G P a㊂图1钢绞线实测横截面尺寸F i g.1 M e a s u r e d s e c t i o n s i z e o f s t e e l s t r a nd图2真实应力-应变曲线F i g.2 R e a l s t r e s s-s t r a i n c u r v e s2有限元模型建立与验证2.1几何模型建立由于采用实体单元对钢绞线进行有限元模拟属于高度非线性问题,其中接触设置最为关键,以往文献在建模时都未能考虑其接触问题,导致收敛难度大,计算效率低下,因此合理建立几何模型可以大大提高分析的效率㊂如图3所示,本文在建立模型时通过对每根钢丝的扭转切分,解决了有限元分析过程中接触面难以识别的问题㊂根据文献[10]的钢绞线空间几何理论,在S o l i d W o r k s中建立中丝的圆型截面,将截面切分为6等份,使每份截面分别绕路径拉伸得到中丝实体,侧丝建模方式同理,这是一种全新的建模方法,大大提高了钢丝接触分析过程的效率,钢绞线横截面尺寸按实测取值㊂图3S o l i d W o r k s几何模型F i g.3G e o m e t r i cm o d e l i n S o l i d W o r k s2.2有限元模型建立将钢绞线S o l i d W o r k s几何模型导入A B A Q U S 中,建立有限元模型,如图4所示,为节省计算时间,491第2期江建文,等:1860级钢绞线截面应力有限元模拟本文钢绞线计算长度取一个捻距,即222m m ㊂材料本构模型采用试验中得到的单根钢丝的真实应力-应变曲线㊂本文研究弹塑性阶段截面应力分布情况,因此不设置失效准则㊂图4 A B A Q U S 有限元模型F i g.4 F i n i t e e l e m e n tm o d e l i nA B A Q U S 为提高模拟结果的精确度,采用8节点实体单元C 3D 8R 进行网格划分,将每根钢丝截面沿直径方向划分为8等份,沿圆周划分为16等份,长度方向划分为222等份,网格划分完成共生成109872个单元,130305个节点㊂钢丝之间接触类型采用表面与表面接触(s t a n d a r d),法向接触为硬接触,切向接触采用罚函数法计算,其摩擦系数取值为0.15[11]㊂模型一端施加固端约束,另一端允许轴向位移,约束其他自由度,施加垂直面荷载至钢绞线全截面达到屈服应力㊂2.3 有限元模型验证为验证本文中A B A Q U S 有限元模型弹性阶段的有效性,对钢绞线分别施加100㊁300㊁500M P a 的面荷载,将软件计算得到的截面平均等效应力结果与F e yr e r [12]的理论结果进行比较,结果见表2,误差不超过1.5%,因此认为计算模型能够很好地模拟钢绞线弹性阶段截面应力分布规律㊂表2 不同计算方法得到的1860级1ˑ7钢绞线截面平均应力值T a b l e 2 A v e r a g e s t r e s s v a l u e o f 1860-g r a d e 1ˑ7s t e e l s t r a n d s e c t i o n o b t a i n e d b y di f f e r e n t c a l c u l a t i o nm e t h o d s 面荷载/M P a本文结果/M P aF e yr e r [12]结果/M P a 误差/%中丝应力侧丝应力中丝应力侧丝应力中丝侧丝100104.0599.31103.0199.501.000.19300312.11295.06309.03298.500.101.15500515.62489.56516.21496.840.111.47为进一步验证钢绞线有限元模型塑性阶段的有效性,将模拟得到的钢绞线应力-应变曲线与试验所得钢绞线应力-应变曲线进行对比,模拟结果与试验结果在弹性阶段吻合较好,在塑性阶段存在少量误差,但最大误差不超过2%,总体而言本文有限元模型能够准确地模拟钢绞线弹塑性阶段的整体受力情况,如图5所示,因此认为本文钢绞线有限元模型是有效的㊂图5 应力-应变曲线对比F i g .5 C o m pa r i s o n o f s t r e s s -s t r a i n c u r v e s 3 模拟结果分析3.1 不同几何建模方式的计算成本与准确性在进行钢绞线有限元模拟时,以是否对钢丝进行扭转切分为唯一变量,即除几何建模方式的不同外,其余参数及设置均相同,计算结果见表3㊂可以看出,2种方式下轴向荷载计算结果一致,但是计算成本却相差很大,对钢丝进行扭转切分使计算速度提升了31.6%㊂表3 2种几何建模方式的计算结果T a b l e 3 C a l c u l a t i o n r e s u l t s o f t w o g e o m e t r i cm o d e l i n g me t h o d s 是否对钢丝进行扭转切分轴向荷载/M P a计算时间/s 否200010400是200079003.2 不考虑摩擦时的截面应力分布与塑性发展规律先不考虑摩擦作用,即切向接触不考虑摩擦,有限元模型其他设置不变,研究其钢绞线截面应力分布规律及塑性发展规律㊂为了研究钢绞线截面应力分布规律,将截面均匀分成12层,如图6所示㊂图6 钢绞线截面分层示意图F i g .6 S c h e m a t i c d i a g r a mo f s t e e l s t r a n d s e c t i o n l a y e r i n g591中国科技论文第16卷当面荷载为100M P a时,1860级1ˑ7钢绞线截面各层节点的等效应力与轴向应力如图7所示,钢绞线等效应力与轴向应力云图如图8所示㊂对于中心钢丝截面等效应力,除钢丝接触处略大于其他位置外,其余位置均匀分布,应力值为110~ 120M P a,应力值变化不大,呈均匀分布㊂对于侧丝截面等效应力,由于侧丝是空间螺旋结构且钢丝之间存在无摩擦接触,其应力呈扇形分布,并且从中丝与侧丝接触处由内向外逐渐减少,应力值为80~ 120M P a,应力值变化较大,不可认为是均匀分布㊂钢绞线轴向应力与等效应力分布规律基本一致,但截面各处轴向应力均小于等效应力㊂当面荷载为300M P a与500M P a时,钢绞线等效应力与轴向应力分布规律与面荷载为100M P a时一致㊂图7不考虑摩擦的钢绞线1/2截面处节点等效㊁轴向应力F i g.7E q u i v a l e n t a n d a x i a l s t r e s s o f j o i n t s a t1/2s e c t i o no f s t e e l s t r a n dw i t h o u t c o n s i d e r i n g f r i c t i on图8轴向荷载为100M P a作用下钢绞线1/2处截面应力云图F i g.8S t r e s s n e p h o g r a mo f1/2s e c t i o n o f s t e e l s t r a n d u n d e r a x i a l l o a d o f100M P a不考虑摩擦作用时,钢绞线截面的等效塑性应变(P E E Q)发展规律如图9所示㊂由图9可知,钢绞线塑性发展规律为:侧丝与中丝接触区域最早进入塑性区,然后向侧丝内部发展至侧丝约50%区域进入塑性区,最后中丝全截面进入塑性区㊂图9不考虑摩擦时钢绞线塑性应变发展规律F i g.9P l a s t i c s t r a i n d e v e l o p m e n t l a wo f s t e e l s t r a n dw i t h o u t c o n s i d e r i n g f r i c t i o n3.3考虑摩擦时的截面应力分布与塑性发展规律钢绞线在拉伸过程中,由于钢丝之间会发生相互滑动,不考虑摩擦作用不符合钢绞线的实际受力情况,且钢丝之间发生摩擦行为会加速钢绞线的损691第2期江建文,等:1860级钢绞线截面应力有限元模拟耗,降低其强度㊂1ˑ7钢绞线钢丝之间的摩擦按接触对象的不同分为2种类型:第一类是中丝与侧丝接触产生的摩擦,第二类是侧丝与侧丝接触产生的摩擦㊂由表4㊁图10~图12可知:当考虑摩擦作用时,施加面均布荷载100㊁300㊁500M P a 时,截面应力分布规律与不考虑摩擦作用时一致㊂对于截面应力值,考虑摩擦时的等效应力与轴向应力除钢丝接触附近区域外,其余位置均大于不考虑摩擦时;荷载为100㊁300㊁500M P a 时,是否考虑摩擦中丝内部㊁中丝与侧丝接触附近㊁侧丝的平均等效㊁轴向应力差值变化分别为7M P a 至15M P a 至22M P a ㊁-7M P a 至-13M P a 至-18M P a ㊁-1M P a 至-2M P a 至-3M P a,其差值随荷载的增大而线性增大㊂因此在研究钢绞线截面应力分布规律时,不需要考虑摩擦,而在研究其截面各处应力值时,需要考虑摩擦㊂表4 应力对比T a b l e 4 S t r e s s c o m pa r i s o n 面荷载/M P a位置平均等效应力/M P a平均轴向应力/M P a摩擦无摩擦差值摩擦无摩擦差值中丝内部110103 7107100 7100中丝与侧丝接触附近120127-7113120-7侧丝99100-19697-1中丝内部324309 15315300 15300中丝与侧丝接触附近333346-13310323-13侧丝303305-2294296-2中丝内部537515 22537515 22500中丝与侧丝接触附近546564-18508526-18侧丝507510-3493496-3图10 钢绞线1/2处截面节点等效应力F i g .10 E q u i v a l e n t s t r e s s o f s t e e l s t r a n d a t 1/2s e c t i o n n o de 图11 钢绞线1/2处截面节点轴向应力F i g .11 A x i a l s t r e s s o f s e c t i o n jo i n t s a t 1/2o f s t e e l s t r a nd 图12 轴向荷载为100M P a 作用下钢绞线1/2处截面应力云图F i g .12 S t r e s s n e p h o gr a mo f 1/2s e c t i o n o f s t e e l s t r a n d u n d e r a x i a l l o a d o f 100M P a 考虑摩擦作用时,钢绞线截面的等效塑性应变(P E E Q )发展过程如图13所示,可知,钢绞线塑性发展规律为:中丝与侧丝接触区域最早进入塑性区,然后向中丝内部发展,至中丝全截面进入塑性区,且侧丝与中丝接触区域进入塑性区,最后侧丝进入塑性区㊂对比不考虑摩擦与考虑摩擦作用时的钢绞线截面塑性发展规律可知,2种情况下塑性发展规律完全不同,因此在研究钢绞线塑性发展规律时,需要考虑钢丝之间的摩擦作用㊂791中国科技论文第16卷图13 考虑摩擦时钢绞线塑性应变发展规律F i g .13 P l a s t i c s t r a i n d e v e l o pm e n t o f s t e e l s t r a n d u n d e r f r i c t i o n 4 结 论1)在采用实体单元对钢绞线进行有限元模拟时,钢丝扭转切分与不切分2种几何建模方式下,计算结果的准确性一致,但钢丝扭转切分的建模方式下计算速度提升了31.6%㊂2)摩擦对钢绞线截面应力分布规律无明显影响㊂不考虑摩擦与考虑摩擦时,钢绞线中心钢丝等效应力与轴向应力均呈均匀分布,侧丝由于螺旋成形以及与钢丝之间的接触,导致等效应力与轴向应力分布不均,应力值由钢丝接触处向外逐渐减小㊂在研究钢绞线截面应力分布规律时,可不考虑摩擦作用㊂3)摩擦对钢绞线应力值大小有较大影响,考虑摩擦时的中丝与侧丝接触附近区域的截面等效应力与轴向应力均小于不考虑摩擦作用时,其余截面区域应力值均大于不考虑摩擦作用时,并且其差值随荷载的增大而线性增大㊂在研究钢绞线截面各处应力值大小时,须考虑钢丝之间的摩擦作用㊂4)摩擦对钢绞线塑性发展规律有较大影响,当钢绞线受力进入塑性阶段时,不考虑摩擦作用时钢绞线的侧丝先发生塑性变形,而考虑摩擦作用时钢绞线的中丝与侧丝接触区域先发生塑性变形,是完全不同的塑性发展过程㊂在研究钢绞线塑性发展规律时,需要考虑钢丝之间的摩擦作用㊂(由于印刷关系,查阅本文电子版请登录:h t t p:ʊw w w .p a p e r .e d u .c n /j o u r n a l /z g k j l w .s h t m l )[参考文献](R e f e r e n c e s)[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.预应力混凝土用钢绞线:G B /T5224 2003[S ].北京:中国标准出版社,2003.G e n e r a l A d m i n i s t r a t i o n o fQ u a l i t y S u p e r v i s i o n ,I n s pe c -t i o n a n dQ u a r a n t i n e of t h e P e o p l e sR e p u b l i c o f C h i n a .S t e e l t t r a n d f o r pr e s t r e s s e d c o n c r e t e :G B /T 5224 2003[S ].B e i j i n g:C h i n aS t a n d a r dP r e s s ,2003.(i n C h i -n e s 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1860钢绞线相关参数
1860钢绞线相关参数1860钢绞线是一种建筑用钢绞线，它主要用于应用于建筑物抗拉强度要求较高的地区，如桥梁、隧道等。
它可以有效地改善建筑物的强度和抗裂性能，提高建筑物的使用寿命。
1860钢绞线具有良好的抗拉强度、抗裂性能和耐久性，是建筑工程中最常用的钢绞线。
1860钢绞线的参数是非常重要的，它具有良好的抗拉强度、抗裂性能和耐久性。
1860钢绞线参数主要包括断面尺寸、抗拉强度、抗裂性能、耐久性和锈蚀性能等。
1. 断面尺寸：1860钢绞线的断面尺寸受到抗拉强度和建筑物使用寿命的影响。
一般情况下，断面尺寸应为抗拉强度要求的0.90～1.10倍。
2. 抗拉强度：1860钢绞线的抗拉强度是指当受到外力时，钢绞线的最大抗拉力。
一般情况下，1860钢绞线的抗拉强度至少要求达到1750MPa以上，以满足建筑物抗拉强度要求。
3. 抗裂性能：1860钢绞线的抗裂性能是指当受到外力时，钢绞线能够承受的抗拉力。
一般情况下，1860钢绞线的抗裂性能至少要求达到900MPa以上，以满足建筑物抗裂性能要求。
4. 耐久性：1860钢绞线的耐久性受到断面尺寸、材料特性和绞合方式的影响。
一般情况下，1860钢绞线的耐久性要求达到不少于50年，以满足建筑物使用寿命要求。
5. 锈蚀性能：1860钢绞线的锈蚀性能受到绞合方式和材料特性的影响。
一般情况下，1860钢绞线的锈蚀性能要求达到不少于50年，以满足建筑物长期使用要求。
1860钢绞线是建筑工程中最常用的钢绞线，它的参数对建筑物的抗拉强度、抗裂性能和使用寿命有着重要的影响。
在使用1860钢绞线时，必须根据建筑物的抗拉强度、抗裂性能和使用寿命要求，仔细确定1860钢绞线的参数，以保证建筑物的安全性和可靠性。
针对1860钢绞线的参数，建筑施工单位应重视1860钢绞线的抗拉强度、抗裂性能和耐久性，以保证建筑物的安全性和可靠性。
同时，还应采用正确的绞合方式，以提高钢绞线的锈蚀性能和耐久性，以达到长期使用的要求。
高温后1860级钢绞线力学性能试验研究
ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｉ ｓ ｅ ｏ ｆ ｆ ｉｒ ｅ ｆ ｉ ｇ ｈｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐｉ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｆ ａ ｓ ｔ ｆ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ
英 国 国 内生产 的 预 应 力 钢 丝 进 行 了高 温 蠕 变 试 验 ， 得 到
了一 些 有 益结 论 ； 范 进 通 过 对 预 应 力 钢 丝 与 钢 绞 线 在 不 同温 度 下 的力 学 性 能 试 验 ， 得 到 了 两 种 预 应 力 筋 材 极 限 强度 、 名义屈 服强度 、 弹性模 量 随温度 的变化规 律 ， 给 出 了力 学 模 型 ； 范进 还 通 过 试 验 研 究 了预 应 力 钢 丝 及 钢 绞
线 在 经 历 高温 作 用 并 冷 却 至 室 温 后 的力 学 性 能 ， 考虑 了 不 同冷 却 方 式 对 其 性 能 的影 响 ， 得 到 了 经 历 不 同 高 温 后 钢 丝 的极 限强 度 、 名义屈服强度 、 弹 性 模 量 和 延 伸 率 及 其 变化规律 ， 给 出了力学 模型 ； 郑 文 忠对 １ ７ ７ ０级 预 应 力 钢
丝 中截取 １ ６根 钢 丝 试 件 进 行 高 温后 拉 伸 试 验 ， 得 到 高 温 后 钢
丝试 件拉 伸 的 应 力 一 应 变 关 系 曲 线 以 及 屈 服 强 度 、 极 限强度 、 比例 极 限 、 弹性 模 量 与 试 验 温 度 的 关 系。 试 验 结 果 表 明 ， 高 温 后钢 绞线钢丝的力学性 能指标 在 温度低 于 ３ ０ ０℃时 变化不 明
显， 高于 ３ ０ ０℃ 时 力 学 性 能 指 标 逐 渐 退 化 。 试 验 结 果 可 以 为研 究预 应 力 结 构 受 火 灾后 的 损 伤 鉴 定 与评 估提 供 参 考 。 关键 词 ： 钢 绞线 ；预 应 力 ；高 温 ；力 学性 能
1860 MPa级φ21.60 mm PC钢绞线研制
1860 MPa级φ21.60 mm PC钢绞线研制
尹一;杨桂瑜;李微微
【期刊名称】《金属制品》
【年(卷),期】2014(040)001
【摘要】介绍大直径高强度盘条开发的要点,采用添加Cr和V等合金元素以及先进控冷工艺,提高盘条的起始强度和加工硬化率,生产的YL82B-1盘条抗拉强度超过1 200 MPa,钢丝抗拉强度超过1 910 MPa,延伸率超过3.0％,可满足钢丝钢绞线性能要求.采用合金化和EDC处理的φ16.0 mm YL82B-1盘条生产的1 860 MPa级φ21.60 mm PC钢绞线抗拉强度大于1 860 MPa,延伸率达到5.5％,满足GB/T 5224-2003要求,可实现批量生产.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】尹一;杨桂瑜;李微微
【作者单位】辽宁通达建材实业有限公司,辽宁辽阳111200;辽宁通达建材实业有限公司,辽宁辽阳111200;辽宁通达建材实业有限公司,辽宁辽阳111200
【正文语种】中文
【中图分类】TG178
【相关文献】
1.1860MPa级1×19-28.6低松弛预应力钢绞线研制 [J], 屠月辉;宋仁伯
2.1860MPa级1×7-15.20预应力钢绞线半成品钢丝质量控制 [J], 李振兴
3.1860MPa级预应力钢绞线及82B热轧盘条生产技术浅析 [J], 李伟平
4.电线电缆用1×7-Φ10.38 mm 1860 MPa级预应力热镀Galfan合金镀层钢绞线研制 [J], 王志永;陈志强
5.1960 MPa级Φ17.8 mm预应力热镀锌钢绞线研制 [J], 严士兴;陶建春;徐亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Φ15.24mm钢绞线力学性能的分析
Φ15.24mm钢绞线力学性能的分析班级：机材A1241 姓名：邓洋洋学号：11213140108一、实验目的为极大地满足钢绞线在实际应用过程中的技术要求，厂家在生产中必须严格把关：制定符合标准的生产工艺，生产过程中的合理操作以及质检部门的认真试验和技术标准的检验。
其中，质检部门的技术检测往往在生产中起主导作用，并“指挥”着生产顺利进行。
以下将对15.24mm、1860MPa光面钢绞线的弹性模量、扭转值、抗拉强度、延伸率等数据进行统计，结合产品标准分析数据的离散性，并学会弹性模量在实践工程中的应用。
二、实验设备电子称重机、钢尺（1m）、游标卡尺、液压式万能试验机（拉伸机和主机）、引伸计、普通电脑。
液压式万能试验机包括拉伸机和主机，分别如图1（a）和图1（b）所示。
由主机采用油缸上置四柱式框架结构，液压夹紧。
试验空间的大小通过下夹头的升降进行调整。
（a）拉伸机(b)主机图1 液压式万能试验机普通电脑用于记录数据及分析数据，控制试验机的开始与暂停。
利用测感实时测量钢绞线拉伸量的引伸计，如图2所示。
图2 引伸计三、实验内容1、测量钢绞线试样直径：用千分尺测量其实际直径，并将数据填入表格中；2、测量米重：确保试样表面无泥土油污等其他东西，然后将试样置于电子称重机上，保持静止状态，待示数停止跳动后读记录数据。
测量其实际长度，记于表中。
最后计算其米重填入表中；3、装夹试样：开启主机，打开送油阀把活塞升起5~10mm定位，根据试样长度调整上下两液压钳的相对距离。
将试样装夹到钳口座内，并把钳口座连带试样一起固定在上下液压钳内；4、在试样中部位置两相差20cm处贴上胶布，并用松紧带将引伸计上下两端固定在胶布上，打开引伸计上的活栓；5、给进油阀门开始试验，根据电脑实时显示的试样伸长率以及主机大表盘上的示数来慢慢调节油阀门的进给量；6、当试样的伸长率趋于平稳且到达一定值时（由电脑实时绘图可知），从试样上取下引伸计，并停止油阀门的进给；7、通过电脑上试样伸长率示意图求出弹性模量在195±10GPa范围内的各项参数，记录数据于表格中；8、分析各项参数，是否在企业工艺卡标准允许范围之内，对质量要求不合格的试样进行标记记录。
钢绞线应力计算
钢绞线计算箱梁，设计采用标准强度fpk=1860MPa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，公称面积Ag=139mm2，弹性模量Eg=1.95*105MPa，为保证施工符合设计要求，施工中采用油压表读数和钢绞线拉伸量测定值双控。
理论伸长量计算采用《公路桥梁施工技术规范》JTJ041-2002附表G-8预应力钢绞线理论伸长量及平均张拉应力计算公式。
一、计算公式及参数1、预应力平均张拉力计算公式及参数：式中：Pp—预应力筋平均张拉力（N）P—预应力筋张拉端的张拉力（N）X—从张拉端至计算截面的孔道长度（m）θ—从张拉端至计算截面的曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）k—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数：取0.0015u—预应力筋与孔道壁的磨擦系数，取0.252、预应力筋的理论伸长值计算公式及参数：△L=PpL/（ApEp）式中：Pp—预应力筋平均张拉力（N）L—预应力筋的长度（mm）Ap—预应力筋的截面面积（mm2），取139mm2Ep—预应力筋的弹性模量（N/mm2），取1.95×105N/mm2二、伸长量计算：1N1束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力P=0.75×1860×139=193905NX直=3.5m；X曲=2.35m；θ=4.323×π/180=0.25radKX曲+uθ=0.0015×2.35+0.25×0.25=0.066Pp=193905×（1-e-0.066）/0.066=187644N△L曲=PpL/（ApEp）=187644×2.35/（139×1.95×105）=16.3mm △L直=PpL/（ApEp）=187644×3.5/（139×1.95×105）=24.2mm △L曲+△L直=16.3+24.2=40.52N2束一端的伸长量：单根钢绞线张拉的张拉力：P=0.75×1860×139=193905NX直=0.75；X曲=2.25m；θ=14.335×π/180=0.2502KX曲+uθ=0.0015×2.25+0.25×0.2502=0.0659Pp=193905×（1－e-0.0659）/0.0659=187653N△L曲=PpL/（ApEp）=187653×2.25/（139×1.95×105）=15.6mm △L直=PpL/（ApEp）=187653×0.75/（139×1.95×105）=5.2mm （△L曲+△L直）*2=（15.6+5.2）*2=41.6mm一、计算参数：1、K—孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数：取0.00152、u—预应力筋与孔道壁的摩擦系数：取0.253、Ap—预应力筋的实测截面面积：139mm24、Ep—预应力筋实测弹性模量：1.95×105N/mm25、锚下控制应力：σk=0.75Ryb=0.75×1860=1395N/mm26、单根钢绞线张拉端的张拉控制力：P=σkAp=193905N7、千斤顶计算长度：60cm8、工具锚长度：7cm二、张拉时理论伸长量计算：以N1束钢绞线为例：N1束一端的伸长量：式中：P—油压表读数（MPa）；F—千斤顶拉力（KN）P=P1时，（1）15%σcon=232.7KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×232.7=4.6MPa （3）30%σcon=465.4KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×465.4=9.7MPa （4）100%σcon=1551.2KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1551.2=33.5MPa（5）103%σcon=1597.7KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1597.7=34.5MPaP=P2时，（1）15%σcon=203.6KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×203.6=4.0MPa （3）30%σcon=407.2KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×407.2=8.4MPa （4）100%σcon=1357.3KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1357.3=29.2MPa（5）103%σcon=1398.0KN时：P=－0.48+0.021PF=－0.48+0.0219×1398.0=30.1MPa三、2407号千斤顶张拉，千斤顶回归方程：P=0.02247F+0.08式中：P—油压表读数（MPa）；F—千斤顶拉力（KN）P=P1时：（1）15%σcon=232.7KN时：P=－0.2247F+0.08=0.08+0.02247×232.7=5.3MPa （3）30%σcon=465.4KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×465.4=10.5MPa（4）100%σcon=1551.2KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1551.2=34.9MPa（5）103%σcon=1597.7KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1597.7=36.0MPaP=P2时：（1）15%σcon=203.6KN时：P=－0.2247F+0.08=0.08+0.02247×203.6=4.7MPa （3）30%σcon=407.2KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×407.2=9.2MPa （4）100%σcon=1357.3KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1357.3=30.6MPa（5）103%σcon=1398.0KN时：P=－0.02247F+0.08=0.08+0.02247×1398.0=31.5Mpa。
高温处理后高强钢丝性能变化试验研究
高温处理后高强钢丝性能变化试验研究梁兆佳;卢文良;方继伟;谢玲儿【摘要】对3种不同直径的高强钢丝经不同高温作用后的力学性能进行试验,分析其表观特征、极限强度、颈缩率及应力-应变曲线与温度的关系.试验结果表明:加热温度400 ～500℃时,试件表面变暗红;温度达到600℃以上时,试件表面发黑;加热温度超过500℃以后,3种钢丝的极限强度随温度的升高均明显下降;3种钢丝的颈缩率随温度变化的趋势基本相同,在温度达700℃时颈缩率最大;3种钢丝的应力-应变曲线,在温度达700℃时有明显的屈服台阶,其他温度无明显屈服台阶.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】4页(P166-169)【关键词】高强钢丝;试验温度;表观特征;力学性能;应力-应变曲线【作者】梁兆佳;卢文良;方继伟;谢玲儿【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;宁波市交通建设工程试验检测中心有限公司,浙江宁波315000;宁波市交通建设工程试验检测中心有限公司,浙江宁波315000【正文语种】中文【中图分类】U448.35随着我国交通运输和桥梁建设的快速发展，桥梁结构遭受火灾的现象逐渐增多。
燃料的运输［1］、易燃易爆物品的输送［2］以及在施工与使用阶段的用火不善［3］都有可能使桥梁结构遭受火灾。
火灾的高温作用会对桥梁的建筑材料造成损伤，进一步影响结构的正常使用和承载能力，从而导致桥梁结构的功能退化，甚至失效。
对于预应力混凝土连续梁、连续刚构桥、斜拉桥等桥梁，高强钢丝是其结构承载能力的重要组成部分之一，火灾过后高强钢丝力学性能的劣化与变异将给桥梁结构的安全留下隐患。
有些火灾过后的预应力桥梁结构存在变形过大和承载能力下降的现象，已有学者开展高温作用后高强钢丝力学性能研究［4-14］。
本文选取3种不同直径的高强钢丝经不同温度的高温并冷却后，进行力学性能试验。
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万方数据
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1860级低松弛钢绞线高温下力学性能
作者：张昊宇， 郑文忠， ZHANG Hao-yu， ZHENG Wen-zhong
作者单位：哈尔滨工业大学,土木工程学院,哈尔滨,150090
刊名：
哈尔滨工业大学学报
英文刊名：JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
年，卷(期)：2007,39(6)
被引用次数：3次
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