预应力混凝土用钢棒最大力总伸长率的测试研究[1]

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Agt200值略大于Agt100值,平均差为0.175
3 结论 (1)断后伸长率A仅适于表现断口附近
变形程度,不能反映钢棒整体的变形,并且 存在系统误差;最大力总伸长率Agt对评价 PC钢棒的延性性能更具有实际意义,但操 作 相 对 复 杂 。最 终 选 择 最 大 力 总 伸 长 率 A g t 为评价高强P C 钢棒延性性能的最主要指 标。
Agt=[(L-Lo)/Lo+Rm/E]×100 (1) 本试验取标距为100mm,对多种预应力 混 凝 土 用 钢 棒 的 测 试 结 果 如 图 3 所 示 。其 中“, 人工Agt50”和“人工Agt2d”分别表示采用 人工测量法的测量段(标距)与断口相距 5 0 m m 和 2 倍 钢 棒 直 径 。( 如 图 3 ) 经计算,图3中人工测量值与引伸计测 量 值 相 比 平 均 偏 差 为 0 . 4 5 % 。现 行 P C 钢棒 国家标准中规定产品的Agt不小于3.5%,工 艺 试 验 中 钢 棒 的 A gt多 在 3 . 5 ~ 5 . 5 % 之 间 , 而 人 工 测 量 的 偏 差 为0 . 4 5 % , 约为A gt总 数 值 的 8 ~ 1 3 % 。可 见 , 人 工 测 量 法 的 结 果 与 较 精 确的引伸计采集数据结果相比存在较大误 差。 分析误差出现的原因:一部分在于手 工画标距或用标距仪刻标记时,标记长度
在操作上,对断后伸长率A的测量比较 简单,而对最大力总伸长率Agt的测量相对 复杂,若要用到引伸计,则对操作人员熟练 程度要求较高,否则易发生引伸计破坏。
综上所述,断后伸长率A仅适于表现断 口附近变形程度,不能反映钢棒整体的变 形,并且存在系统误差;最大力总伸长率 Agt对评价PC钢棒的延性性能更具有实际 意义, 但 操 作 相 对 复 杂 。建 议 选 择 最 大 力 下 总伸长率Agt为评价高强PC钢棒延性性能 的最主要指标。 2.2 对Agt人工测量方法的误差研究
应变
% , 可 视 为 近 似 相 等 。当 最 大 力 出 现 平 台 , 应取平台中点处的伸长率作为Agt,试验机 也 据 此 自 动 测 量 。由 于 人 工 判 读 需 先 判 断 是否已出现最大力平台,使判读往往迟后 于 试 验 机 的 自 动 测 量 , 因 此 A gt200值 略 大 于 A g t 1 0 0值 。如 果 完 全 采 用 自 动 测 量 , A g t 2 0 0 值 将 更 靠 近 A gt100 值 。因 此 , 引 伸 计 长 度 对 测 量 结果影响不大,较长的引伸计(如200mm) 有利于测量的精确度,但是在条件不允许 的时候,使用100mm等长度的引伸计亦 可。
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此外, 图 3还 显 示 出“ 人 工A gt50”全 部 低 于“ 人 工 A g t 2 d”的 现 象 , 证 明 测 量 段 与 断 口 的 距 离 明 显 影 响 着 测 试 结 果 。这 是 由 于 预 应 力钢棒在拉伸后期变形集中在缩颈即断口 处,距离断口越近,塑性变形越剧烈,而2d < 5 0 m m , 所 以 Ag t 2 d> A g t 5 0。因 此 建 议 人 工 测 量 时保证足够的试样长度,且测量段尽量远 离断口。 2.3 引伸计长度对测量Agt结果的影响
1 实验材料与研究方法 测量Agt的常用方法有使用引伸计采
集数据的方法和不使用引伸计的人工测量 法,前者的精确度较高,但目前在众多钢铁 生 产 企 业 中 应 用 得 不 够 广 泛 。本 文 对 多 种
试验分别采用两种检测方法进行对比,得 到人工测量法的误差范围,提出是否推荐 人工测量法。
此外,对于引伸计法测量Agt操作中所使 用的引伸计,其长度对测量结果的影响也进 行了对比试验。同时夹持100mm、200mm两个 引 伸 计 ( 如 图 1 所 示 ) 。其 中 , 1 0 0 m m引 伸 计 采 集 的 数 据 由 试 验 机 自 动 记 录 、分 析 并 得 出 Agt100值,200mm引伸计的数据由人工在线读 出 。以 2 m m / m i n的 速 度 拉 伸 试 样 , 观 察 拉 力 达到最大值时,人工判读200mm引伸计,得 到 A gt200值 ,然 后 摘 下 两 个 引 伸 计, 同 时 继 续 拉伸直至试样拉断。( 如图1 )
4%
3% 2%
L o= 100mm 图3 Agt的引伸wenku.baidu.com测量与人工测量结果
人 工 A gt2 d 人 工 Agt50 引 伸 计 测 Agt
可 以 人 工 地 测 定 A g t 。具 体 方 法 如 下 : 在拉伸后的试样上避开断口,与夹具
和断口保持足够距离取一段测量长度L ( m m ) , 试 验 前 此 段 长 度 为 L o( m m ) 。试 样 抗 拉 强度为Rm(N/mm2),弹性模量E(N/mm2)。
GB/T 228-2002和ISO10606中都规定
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应力
Ag t 5%
A g t A
图2 伸长率的定义
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不 准 确 , 这 是 无 法 避 免 的 —— 以 本 试 验 的 100mm标距为例,用笔每隔5mm或10mm描 点,试验人员在一支试样上需要描画很多 点,重复劳动之下准确度存疑,而且一般笔 画宽度本身就占约1mm,而拉伸完毕后标 距段伸长量基本仅为3~5mm,仅笔画宽度 就带来了较大误差, 与G B / T 2 2 8 中规定的 “原始标距的标记应准确到±1% ”也相去甚 远。打 点 式 标 距 仪 同 样 存 在 类 似 的 问 题,在 冲击下试样容易夹持不稳造成移动,导致 标记长度误差。
在测量试验中还得到以下操作经验: 准确测量Agt应使用引伸计,由于PC 棒有一 定颈缩量,时间上允许在达到最大力之后 再摘掉引伸计,而不会因试样拉断将引伸 计崩坏;除注意引伸计的使用,还需适当选 择 拉 伸 速 度 。拉 伸 速 度 过 快, 则测量的强度 值偏高,伸长率偏低,对于本试验,拉伸速 度过快还会导致来不及摘除引伸计。
2 结果及分析 2.1 A与Agt的选择
GB/T 228-2002对两个延性指标作出 了明确规定:断后伸长率A是指断后标距的 残余伸长与原始标距之比的百分率;最大 力总伸长率Agt是指最大力时原始标距的 伸长与原始标距之比的百分率(如图2所 示 ) 。以 往 A 通 常 以 非 比 例 试 样 形 式 检 测 , 即 对多种规格的试样标距一律为固定值,但 是由于试样规格对颈缩处变形量有明显影 响,因此,目前多采用比例试样,且一般原
摘 要: 从测量操作和反映材料变形行为的角度对比了预应力混凝土用钢棒的两种延性指标——断后伸长率和最大力总伸长率, 并通过
试验分析了引伸计测量和人工测量两种方法及引伸计长度对测量最大力总伸长率的影响, 提出了准确测量预应力混凝土用钢棒最大力总
伸长率的建议。
关键词: 最大力总伸长率 预应力混凝土用钢棒
而且,对断后伸长率A的测量存在两个 方面的系统误差:需要将试样拉断,然后把 两 段 试 样 拼 合 在 一 起 。但 是 在 试 验 中 , 往往 断口形状复杂,不能做到完全将两段拼接 在一起,中间的缝隙则被计入伸长的部分; 对于不同的试样,接缝大小必定存在差异。 此外,若不采用标距仪在试样上画/刻出距 离较小的标记,而是用笔标出标距长度,则 断口一般不发生在标距正中间,断口附近 变形在标距内分布不均,就又会出现一种 系统误差。
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预应力混凝土用钢棒最大力总伸长率的测试研究①
范玫光 陈巧飞 孙本荣 邓少奎 杨聚星 林双平 ( 中国钢研科技集团有限公司 北京 1 0 0 0 8 1 )
(2)人工测量法的测量段应尽量远离断 口。
(3)人工测量法在实际操作中易出现较 大误差,其结果与较精确的引伸计采集数 据结果相比存在一定误差,根据本试验数 据统计,平均偏差为0.45%,该偏差较大,因 此推荐使用引伸计测量Agt。
(4)引伸计长度对Agt测量的结果无明 显影响。
参考文献 [1] 徐有邻.我国混凝土结构用钢筋的现状
图1 引伸计长度试验示意图
①国家科技支撑计划项目(课题编号:2008BAE61B01) 作者简介:范玫光,女,1954年生,高级工程师
始 标 距 为5 . 6 5 So ( So 为 平 行 长 度 的 原 始 横截面积),基本能够科学地反映材料在断 口处的变形程度。( 如图2 )
然而,断后伸长率仅能表现断口处的 变形程度, 但 是 包 括 弹 性 变 形 在 内 的 、在 发 生 颈 缩 之 前 、整 个 试 样 的 塑 性 变 形 程 度 则 未 充 分 反 映 。对 于 建 筑 钢 筋, 当建筑物在地 震等灾害中破坏,钢筋在颈缩之前的伸长 情况是有效的延性表现,出现颈缩之后则 其承载力急剧下降,该阶段的延性对结构 的 支 撑 已 无 意 义 。而 最 大 力 下 总 伸 长 率 A g t 表现的是力值达到最大时的总变形,发生 在 钢 材 变 形 集 中 于 局 部 之 前, 接近“均匀伸 长 率 ”的 意 思 。对 此 , 中 国 建 筑 科 学 研 究 院 和 郑 州 大 学 的 研 究 者 也 有 一 致 的 观 点[1、2]。 因此,对于高强PC钢棒,最大力总伸长率 Agt对评价其延性性能更具有实际意义。
及发展.土木工程学报1999,132(5):3~ 9. [2] 管品武,刘立新,张达勇.关于钢筋材料 延性指标的探讨.建筑结构,2006,36 (7):53~56. [3] 陈 彪 , 肖 玲 玲 . 基 于 突 变 理 论 的 钢 筋 混 凝土结构施工质量评价模型.科技创新 导报,2010(22). [4] 陈平.大跨度钢筋混凝土结构设计方案 比选.科技创新导报,2011(1).
中图分类号: T B 3 0
文献标识码: A
文章编号: 1 6 7 4 - 0 9 8 X ( 2 0 1 2 ) 0 2 ( b ) - 0 0 5 0 - 0 2
预应力混凝土用钢棒的延性性能对预 应力构件的整体性能具有较大影响,准确 有效的评价预应力钢棒的延性性能十分重 要 。目 前 各 生 产 厂 对 预 应 力 钢 棒 的 延 性 主 要采用断后伸长率(标距为公称直径的8倍) 评价,该指标是沿袭日本产品标准而来,不 仅与我国其他棒线材产品评价指标不一 致,而且断后伸长率主要受断口处变形影 响,不能充分反映钢棒整体的变形能力,所 以,能够表征钢棒全长塑性变形能力的最 大力总伸长率这一指标愈来愈受到重视, 近 来 已 成 为 产 品 认 定 中 的 重 要 指 标 。然 而, 由于检测习惯和技术水平等原因,很多钢 棒生产厂家没有将最大力总伸长率列为日 常 检 测 指 标 , 甚 至 尚 不 能 够 准 确 测 量 。对 此,本文对比了多种预应力钢棒的两类延 性指标,并分析了最大力总伸长率在检测 操作中的影响因素,提出了准确测量该指 标的建议。
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