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。

3．2低的应力松弛值

普通松弛钢绞线有70％初载荷作用下，1000kI松弛值为8％，而低松弛钢绞线≤2．5％o钢绞线应力松弛是在专门的松弛试验机上测定的，一般规定施加破断载荷的60％、70％线80％为初始载荷，保持绞线长度不变，环境温度20± 2℃，1000hr的松弛值。由于应力损失小，可以节省钢材，下面给出两个计算例子。

3．2．1 意大利雷德公司关于应力损失后预应力值的计算

分析下列五种不同情况：

a) 普通松驰：强度 6b=18000Kgf/cm2

b) 普通松驰： 6b=19000Kgf/cm2

c) 低松驰： 6b=18000Kgf/cm2

d) 低松驰： 6b=19000Kgf/cm2

e) 低松驰： 6b=20000Kgf/cm2

钢的弹性模量E=2×106Kgf/cm2 ,如果低松驰绞线试验结果是在1000hr和2000hr情况下取得的，由由于无限时间松驰（Δσ）引起的应力损失计算。

普通松驰钢绞线=0.2×σspi

低松驰钢绞线=0.052×σspi

如果初始应力为破断力的75%，五种情况下无限长时间的应力见表。

应力损失计算：

σb=1800kgf/cm2σb=19000kgf/ cm2σb=2000 kgf/ cm2

普通松驰低松驰普通松驰低松驰低松驰

收缩损失=0.003E 600 600 600 600 600

弹性变形损失 500 500 535 535 560

蠕变产生的损失 1150 1150 1230 1231 1280

无限长时间的松驰损失 1825 540 1975 570 600

总应力损失 4075 2790 4340 2936 3040

初始载荷应力 13500 13500 14250 14250 15000

终应力 9425 10710 9910 11314 11960

低松驰终应力增加（%） - 14% - 14% 21%

终应力相等时用钢量减少（%） - 12% - 12% 17%

上述清楚地表示了使用低松驰和高破断力钢绞线的优点，无限长时间低松驰比普通松驰应力增加量为14%，节省钢材12%。同为低松驰的情况下，强度以σb 19000Kgf/cm2 提高到σb20000Kgf/cm2 ，终应力从14%提高到21%，用钢量减少从12%增加到17%，钢材松驰生产的无限长时间的应力损失，对普通松驰为1975÷14250=13.8%，对低松驰为570÷14250=4%

3．2．2 日本神钢低松驰与普通松驰钢绞线的计算。

270级钢绞线应力计算：

钢绞线直径：9.5mm 11.1mm 12.7mm

松驰级普通低松驰普通低松驰普通低松驰

BL(kg) 10400 10400 14100 14100 18700 18700

IL(kg) 7280 7800 9870 10575 13070 14025

ΔLc(kg) 1090 1170 1480 1586 1960 2103

ΔLr(kg) 480 102 651 139 862 195

ΔLt(kg) 1572 1272 2131 1725 2822 2288

FL(kg) 5708 6528 7739 8850 10248 11737

BL=钢绞线的最小破断力

iL=施加在绞线上的初始载荷

对普通绞线为0.70BL 对低松驰绞线为0.75BL

ΔLc=由蠕变收缩和弹性收缩产生的应力损失，假定为IL的15%。

ΔLr=由于松弛产生的应力的损失，对普通松驰为6.6%

对低松驰绞线为1.32%

ΔLt=总损失（Lc+Lr）

Fr=最终有效荷载（IL－ΔLt）

可以看出，低松驰钢绞线的最终有效载荷比普通绞线大，对Φ12.7mm，270级绞线：

（11737－10248）÷10248×100%=14.53%

也就是说，破断力相同的情况下，低松驰钢绞线的有效载荷比普通松驰钢绞线的高出约15%。

3．3 松驰性好，不松散

低松驰预应力钢绞线，由于消除了不均匀应力，使绞线结构也得到稳定，使得在不绑扎的情况下切断，钢绞线不松散，并且满足了在一米长内，钢绞线的矢高不大于25mm的要求。钢绞线拆卷后成直线，便于穿束机穿束，给现场施工带来很大的方便，不但加快施工进度，同时由于机械穿束，可以按实际需要剪切，节省绞线。由于不松散，切断前不需要梆扎，可以省工、省时、节材。

3．4性能稳定均匀

具有稳定的应力一应变曲线，因此七根钢丝万一有缺陷危险性较小。

低松弛性能是通过稳定化工艺获得的。经稳定化处理后，绞线的伸直性好，不松散，比例极限升高，1000hr的松弛率降到2．5％以下，屈服点升高5％，弹性性能更均匀和应力离腐蚀敏感性更低。松弛低是其显著的优点，例如，美国核电站安全壳的设计松弛率，对于低松弛钢绞线为8％，对于普通讼弛钢绞为25％。

与普通松弛钢绞线相比由于低松弛钢绞线松弛低，对于同样的设计最终应力，初应力可降低。韧应力降低使硷弹性压缩和蠕变成小，总的应力损失进一步下降，永存应力提高，因此使用低松弛钢绞线可减少配筋数。配筋数减少又可使须应力偏心距加大。偏心预应力在结构中产生的应力=(预应力Fx偏心距E)随之上升，这可又进一步降低钢绞线用量。在极限状态设计时，低松弛钥绞线出于屈服强度高的偏心距E大，可以节省用钢量。此外，据国外资料介绍，低松弛钢续线的张拉控制应力通常取大75％，而普通松弛钢绞线70％，因此，采用低松弛钢绞线可使用钢量进一步下降。