预应力钢绞线力学性能试验研究

在保持恒 定变形 的材料 中 ，材 料 内部应力 会 随着 时 间增加 而减小 ，这种 现 象称 做 应力 松 弛 ，它可 以看 成 是一种广 义 的蠕 变 。应 力 松弛 实质 上 是 弹性 变 形 渐 渐变为塑性 变形 ¨Ｊ。预 应力混凝 土结构 中 ，为 了防 止混 凝土开裂 ，可 以通 过锚 固钢 绞线 的方式 ，给 混 凝 土提前施加一定的力。钢绞线在整个结构的寿命 中 都是处于受力状态 ，但 由于应力松弛特性的存在，钢 绞线 上的力是 有 衰减 的。相 同强度 级 别 的钢 丝 有普 通钢丝 和低松 弛钢丝 。低松 弛钢 丝具有低 松 弛特性 ， 比普通钢丝更省材料。数据显示 ，普通钢丝和低松弛 钢丝在初始载荷及其他使用条件都相同的情况下 ，５０ 年后低松 弛钢丝 比普通钢丝应力提高 １０％左右 Ｊ。 松弛率越低，越节省钢材 ，经济效益越好。过去对钢
Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ
Ｚｈａｎｇ Ｘｉａｏｐｅｎｇ，Ｗ ａｎｇ Ｘｉａｎｇｌｉａｎｇ，Ｘｉｎｇ Ｈｕａｉｎｉａｎ，Ｌｉ Ｄａ （Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Fra Baidu bibliotekａｌｉａｎ，１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）
第４２卷 第３期
ＶｏＬ ４２
Ｎｏ．３
金 属 制 品
Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—４２２６．２０１６．０３．００１
２０１６ 年 ６ 月
Ｊｕｎｅ ２０１６
预 应 力 钢 绞 线 力 学 性 能 试 验 研 究
张 小鹏 ， 王 象 良， 邢 怀 念 ， 李 达
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ｉｎ ｔｅｎｓｉｏｎ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ １×７ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ｂｒｏｋｅｎ ｗｉｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒａｉｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ． Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｇｏｏｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ａｎｄ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｂｒｏｋｅｎ ｗｉｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｇｒａｐｈ，ｗｈｅｔｈｅｒ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ｅｘｉｓｔ ｂｒｏｋｅｎ ｗｉｒｅｓ ｃａｎ ｂｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｄｅｓｔｒｏｙｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆ ｏｒ ｂｒｏｋｅｎ ｗｉｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｉｎ ｒｅｌａ ｘ ａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｅｘｐｅｒｉ－ ｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａ ｎ ｄ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎ ｄ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌｏａｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ｉｓ ｆ ｉｔ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｄａｔａ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ｉｓ ｄｏｎｅ，ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｔｒａｉｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ ｄｕｒ ｉｎｇ ｔｈｅ ｅａｃｈ ｒｅｌａ ｘ ａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ｒｅｃｏｒｄｅｄ，ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌａｘ ａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｉｓ ｄｒａｗｎ ａｎｄ ｒｅｌａ ｘ ａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ｆｉｎａ ｌｌｙ，ａｔ ｔｈｅ ａｐｐｒ ｏｐｒ ｉａｔｅ ｐｏｉｎｔ ｉｎ ｔｉｍｅ，ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｂｙ ａ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｓ ｃａ ｌｃｕｌａｔｅｄ，ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒａｉｎ ｄｉｓｔｒａｃｔ ｒｅｌａ ｘ ａｔｉｏｎ ｓｔｒａｉｎ， ｔｈａｔ ｉｓ ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒａｉｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒａｎｄ；ｓｔｒａｉｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌａ ｘ ａｔｉｏｎ；ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒａ ｉｎ
（大连理工大学 ， 辽宁 大连 １１６０２４）
摘要 ：以 １×７结构钢绞线为例 ，研究钢绞线拉伸 时的力学 特性 ，找 出预应力 钢绞线 断丝检 测方法 和探索松 弛过程 中塑性应变量 。通过 比较完 整钢 绞线和 ２种断丝情况下的 曲线 图，可以在不破坏混凝 土 的情 况下判断钢 绞线是否 存在断丝 ，为断丝检测提供参考依据 。松弛试验 中 ，首先进行钢绞线 的拉 伸试 验 ，并根 据试验数 据拟合 出加 载力和 钢绞线应变的关系表达式 ；之后进行钢绞线 的松 弛试验 ，记录松弛过程 中各 时间点钢绞线 的实际应 变值 ，绘 制应力 松弛曲线 、计算松 弛率 ；最后在相应 时间点处 ，通过关 系表达式计算得 出对应加 载力下 的拉 伸应变 ，拉伸应 变量减 去对 应的松弛应变量 ，即得塑性应变量 。 关键 词 ：预应力钢绞线 ；应变测量 ；应力松弛 ；塑性应 变 中图分类号 ：ＴＧ３５６．４ ５ 文献标识码 ：Ａ
材松 弛试 验研究 大多是在 高温条件 下进行 的 ，而实 际 建筑上所 用 的钢绞 线一般都是 在常 温条件 下使用 的 ， 因此开展 常温条件 下 的研究很 有必 要 。常 温下 ，影 响 钢绞线应 力松弛 的因素主要有 钢绞线 的机 械特性 、制 造工艺 、钢绞线几何结构等 Ｊ。笔者通过试验 ，对１ Ｘ ７结构 钢绞 线 的拉 伸力 学 性 能及 松 弛 特性 进 行 了分 析与 总结 Ｊ，一方面研究 钢绞线存 在断丝 隋况 下 的应 变分布 ，为钢绞线 的损伤诊断提供参考依据；另一方 面探索应 力松弛状 态下 ，塑性应变 量的测量方法 。