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1、预应力钢丝、钢绞线应力松弛,0.引言,引用实例，探讨各个影响因素对预应力钢丝、钢绞线应力松弛的影响,重温本科课程钢筋混凝土结构设计原理中预应力损失的计算公式，从一个侧面反映研究应力松弛的现实意义，进而引入影响应力松弛的因素（温度、时间，初应力）,说明研究预应力钢材应力松弛的现实意义,介绍两个应力松弛的基本概念,1.基本概念,应力松弛： 在总应变不变的条件下，材料长期保持拉应力时，出现应力逐渐下降的现象称为应力松弛。如：弹簧变松、橡皮筋变松 初应力损失量 初应力,松弛率=,2. 预应力损失的计算方法,预应力构件在施工和使用过程中，预应力钢筋的预应力将不断下降。按照产生预应力损失的主要原因，预应力
2、损失基本分为以下6种,这里介绍第4种。 1.锚固损失 2.摩擦损失 3.温差损失 4.预应力筋的松弛损失 5.混凝土收缩、徐变损失 6.混凝土局部挤压引起的损失,预应力筋的松弛损失 的计算公式： 普通松弛： 低松弛： 当 时： 当 时:,-预应力筋极限强度标准值,-张拉控制应力,低松弛-在20的条件下，施加的初应力为材料最大拉应力的70%，经过1000小时，应力松弛率不大于2.5%的钢丝、钢绞线 普通松弛-试验条件同上，应力松弛率大于2.5%但小于8%的钢丝、钢绞线 通过低松弛与普通松弛预应力钢丝、钢绞线的定义，不难看出，影响预应力钢丝、钢绞线的影响因素主要有三条：（1）温度（2）初始应力（3
3、）时间，下面通过实例进一步探讨各个影响因素的作用,3.实例 本例截自土木工程学报题目为高温下1770级 钢丝蠕变及应力松弛性能试验研究，此文主要通过实验的方式给出这种钢丝在高温下，蠕变和应力松弛的计算公式，通过这个实验可以帮助我们直观的了解温度、初始应力、时间对预应力钢丝、钢绞线应力松弛的影响。,(1)实验仪器： MTS810试验机(提供动力、控制位移、测量应力) 高温材性试验炉(加热、控温) 引伸计(测量应变),MTS810试验机,（2）实测1770级 钢丝在常温下的本构关系曲线,注：1770级 表示的是抗拉强度不小于1770MP， 公称直径为5mm的消除应力钢丝,常温下极限抗拉强度： 极限
4、强度点应变： 弹性模量： 比例极限： 条件屈服强度： 条件屈服强度点应变： （注：HRB500级钢筋极限抗拉强 ）,（3）实验方案与结果（分三步） 升温实验：选取10个温度水平，由100-550，每隔50一个水平。初应力水平选取5个，分别为250N/m，501N/m，751N/m，1002N/m，1169N/m，总共26个钢丝试件，试验时间为2小时，绘制不同应力水平下，应力松弛值 和时间 t 的关系曲线（ - t 曲线）,初应力为501MP,初应力为751MP,初应力为1002MP,初应力为1169MP,- t 曲线,结论：,1.应力松弛值（或松弛率）随时间增长而增长，但最终会趋于稳定。 2.
5、在高温条件下，在前20分钟左右应力松弛值增长十分迅速，在前60分钟，应力松弛值的增长速度较快。 3.在相同初应力条件下，应力松弛值的增长速度随温度提高而加快。 4.在同一时间，在相同初应力条件下，应力松弛值（或松弛率）会随着温度的提高而增加。 5.在同一时间，在相同温度条件下，应力松弛值随初应力的提高而增加。,降温实验：升温实验结束后，抽取10个钢丝试件进行降温实验，降温至30，绘制不同应力水平下，应力提高值-试件温度降低值的关系曲线,初应力为501MP,初应力为751MP,初应力为1002MP,初应力为1169MP,应力提高值-试件温度降低值的关系曲线,结论：,1.随着温度的升高，应力松弛值
6、会降低，钢丝的应力迅速恢复 2.经高温松弛后，钢丝恢复的应力值可能会超过初应力值，即应力松弛率超过100%,极限拉伸强度实验：对余下的16个钢丝试件，经2小时应力松弛后，维持温度水平不变，将它们拉断，记录其极限拉伸强度，并与已知数据进行对比,注:对比曲线来自束得林.金属力学性能M.北京:机械工业出版社，1987,结论：,某高温下的应力松弛效应对同一温度下钢丝的极限抗拉强度没有影响，甚至可能会提高钢丝在这一温度下的极限抗拉强度。所以在预应力结构抗火设计中，不用考虑高温下的应力松弛对同一温度下预应力钢丝的极限抗拉强度的影响。,4.应力松弛计算公式,采用如下公式拟合钢丝短期高温应力松弛曲线： 式中：
7、 为钢丝试件初始应力； 为高温下钢丝试件应力松弛损失 公式适用条件：,15 T 550,5.实验的意义 在上面的例子中，实验条件非常极端，预应力结构在正常使用的情况下极少出现如上的情况（比如最高温度达到550 ，初应力达到常温下极限强度的65%），但是在一些特殊情况下，比如在预应力结构的抗火设计时，本实验具有很高的参考价值。 本文的作者虽然给出了基于实验的应力松弛值随时间、初应力、温度变化的计算公式，但遗憾的是，有个别的实验结果无法与作者提出的应力松弛计算公式吻合，所以高温下预应力钢材的应力松弛还有待于进一步的研究，研究成果将会为预应力结构抗火设计提供理论依据。,谢谢,进行降温、极限抗拉强度试验的试件,升温实验试件的初应力、升高温度分布,
