鋼筋的力學(xué)性能.ppt

鋼筋的力學(xué)性能 內(nèi)容簡介 鋼筋的低溫性能鋼筋的疲勞斷裂鋼筋的應(yīng)力腐蝕鋼筋的徐變與松弛參考文獻(xiàn) 1 1引言 地球上可以利用的土地和資源是有限的 人類為了爭取更大的生存空間 土木工程在將來必將向深海拓寬 向極地進(jìn)軍 向太空邁進(jìn) 極地和太空的一個共同特點(diǎn)就是環(huán)境溫度低 我國東北地區(qū)的最低溫度紀(jì)錄為 53 4 南極地區(qū)的最低溫度記錄為 68 2 而月球最低溫度為 183 在這種情況下 研究適用于低溫環(huán)境下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有重要的意義 一 鋼筋的低溫性能 1 1引言 為了解混凝土結(jié)構(gòu)在低溫下的工作性能 對其進(jìn)行耐久性評估 壽命預(yù)測以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真分析 鋼筋在低溫下的力學(xué)性能是其中基礎(chǔ)而關(guān)鍵的問題之一 碳素鋼或普通低合金鋼筋都是以體心立方晶格的鐵素體為基本結(jié)構(gòu) 這種金屬中的原子 隨著溫度降低 熱運(yùn)動減少 反映在力學(xué)性能方面 為強(qiáng)度增高 塑性或韌性降低 脆性性能增加 這種稱為金屬的冷脆性或冷脆傾向 具有冷脆傾向的材料 如材料具有初始缺陷或裂紋時 容易發(fā)生低溫脆斷 一 鋼筋的低溫性能 1 1 1鋼筋的化學(xué)成分 影響鋼筋性能的最主要的元素是碳 除碳外 還有少量的鐵 硅 錳 磷 硫 氧 氮 鈦 釩等元素 雖其含量少 但對鋼筋的性能影響很大 碳 鋼筋的抗拉強(qiáng)度隨含碳量的增大而提高 碳還可以降低鋼筋的塑形 增加鋼筋的冷脆性和時效敏感性 當(dāng)含碳量高于0 3 時 將顯著降低鋼筋的可焊性 硅 當(dāng)鋼筋中硅的含量低于1 0 時 能顯著提高鋼筋的強(qiáng)度 而對塑形和韌性沒有明顯的影響 一 鋼筋的低溫性能 磷 使鋼筋的冷脆性顯著增加 低溫下的沖擊韌性下降 可焊性降低 氧 降低韌性 促進(jìn)時效傾向 降低可焊性 氮 使鋼筋的強(qiáng)度提高 塑形和韌性顯著下降 加劇鋼筋的時效敏感性和冷脆性 降低可焊性 鈦 提高強(qiáng)度和改善韌性 減少時效傾向 改善可焊性 釩 提高強(qiáng)度 減小時效敏感性 一 鋼筋的低溫性能 1 2鋼筋的沖擊韌性 鋼筋的沖擊韌性與哪些因素有關(guān) 何謂冷脆臨界溫度和時效敏感性 鋼筋的沖擊韌性與鋼筋的化學(xué)成分 內(nèi)部組織狀態(tài) 以及冶煉 軋制質(zhì)量 加工有關(guān) 沖擊韌性隨溫度的降低而下降 其規(guī)律是開始時下降平緩 當(dāng)達(dá)到某一溫度范圍時 突然下降很多而呈脆性 這種現(xiàn)象稱為鋼筋的冷脆性 這時的溫度為脆性臨界溫度 隨時間延長而表現(xiàn)出強(qiáng)度提高 塑形和沖擊韌性降低 這種現(xiàn)象稱為時效 因時效而導(dǎo)致性能改變的程度稱為時效敏感性 時效敏感性愈大的鋼筋 經(jīng)過時效后其沖擊韌性和塑形的降低顯著 一 鋼筋的低溫性能 1 3鋼筋的冷加工 鋼筋冷加工對力學(xué)性能有何影響 冷加工對力學(xué)性能有這樣的影響 提高屈服強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度也稍有增長 塑形和韌性降低 經(jīng)冷加工處理的鋼材 不僅力學(xué)性能上有所改變 而且可調(diào)直和清除銹皮 同時可取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益 當(dāng)提高鋼筋屈服強(qiáng)度20 50 時 可節(jié)約鋼筋20 30 一 鋼筋的低溫性能 一 鋼筋的低溫性能 1 4抗震鋼筋的低溫脆性 目前鋼材的低溫性能研究主要針對結(jié)構(gòu)鋼材 如Q235鋼 16MnV鋼 15MnV鋼 16Mnq鋼和14MnNbq鋼等 且主要集中在 60 以上 研究表明 鋼材的強(qiáng)度隨溫度的降低而升高 塑性和韌性則隨著溫度的降低而降低 對于國內(nèi)工程中常用的鋼筋 尚缺乏這一方面的研究 且溫度范圍需進(jìn)一步擴(kuò)大 為此 對三種鋼筋 熱軋帶肋鋼筋HRB335 HRB400和熱軋細(xì)晶粒鋼筋HRBF500 在 180 80 環(huán)境下進(jìn)行了低溫拉伸試驗(yàn) 旨在通過試驗(yàn)初步研究超低溫下建筑鋼筋的力學(xué)性能 為進(jìn)一步分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的低溫受力性能做準(zhǔn)備 一 鋼筋的低溫性能 一般情況下 發(fā)生地震時有縱波和橫波 縱波的破壞性不大 造成建筑物倒塌的是橫波 地震波是交變的 且振幅較大時的頻率為1Hz 3Hz 持續(xù)時間多在一分鐘以內(nèi) 地震波使鋼筋混凝土開裂處的鋼筋承受極大的交變載荷 在水平方向產(chǎn)生很高的循環(huán)應(yīng)變 其斷裂過程與高應(yīng)變低周疲勞行為極為相似 因此用于抗震結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)具有良好的高應(yīng)變低周疲勞性能 避免在地震過程中發(fā)生斷裂 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)鋼在交變地震載荷下的失效模式及其特定的服役條件 一般公認(rèn)的以高應(yīng)變低周疲勞為主的結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)抗震性能指標(biāo)有 一 鋼筋的低溫性能 1 高應(yīng)變低周疲勞 2 強(qiáng)度與塑性的配合 3 應(yīng)變時效敏感性 4 低溫脆性 5 可焊性 由于鋼筋在地震時主要承受高應(yīng)變低周載荷的沖擊 因此要求抗震鋼筋首先應(yīng)具有抗高應(yīng)變低周疲勞的性能 而良好的韌性以及強(qiáng)韌性的配合是抗高應(yīng)變低周疲勞的基礎(chǔ) 應(yīng)變時效敏感性是衡量鋼筋抗震性能的一個重要指標(biāo) 熱軋鋼筋應(yīng)變后經(jīng)過一段時間的放置 因時效作用導(dǎo)致鋼筋性能發(fā)生變化 強(qiáng)度升高 韌性降低 隨著韌性的降低其對地震能的吸收減少 抗震能力減弱 因此希望鋼筋具有較低的應(yīng)變時效敏感性 一 鋼筋的低溫性能 PS 高循環(huán)疲勞 HCF 高周疲勞 作用于零件 構(gòu)件的應(yīng)力水平較低 破壞循環(huán)次數(shù)一般高于10 4的疲勞 彈簧 傳動軸等的疲勞屬此類 低循環(huán)疲勞 LCF 低周疲勞 作用于零件 構(gòu)件的應(yīng)力水平較高 破壞循環(huán)次數(shù)一般低于10 3 10 4的疲勞 如壓力容器 燃?xì)廨啓C(jī)零件等的疲勞 一 鋼筋的低溫性能 由于我國地震區(qū)分布廣 南北溫差大 北方溫度可在零下40攝氏度以下 因此北方地震區(qū)應(yīng)使用具有良好抗低溫脆性的鋼筋 目前 我國不分溫度差別對鋼筋的影響 一律使用同樣牌號的鋼筋 忽略了鋼筋低溫脆斷的隱患 鋼筋的焊接處是抗震的薄弱環(huán)節(jié) 應(yīng)保證鋼筋焊接接頭也具有良好的抗震性能 PS 鋼筋冷加工處理后可以提高屈服強(qiáng)度 但是這是以犧牲塑形 增加脆性為代價的 會使其焊接性能變差 對結(jié)構(gòu)不安全 所以要焊接后再冷拉 一 鋼筋的低溫性能 1 5總結(jié) 影響鋼筋低溫力學(xué)性能的因素 1 化學(xué)成分的影響 降低碳 硅 增加錳 釩 鈦 改善韌性2 冷拉的影響 冷拉或冷拉經(jīng)時效 增加冷脆傾向 3 焊接影響 熱影響區(qū)發(fā)生脆斷 4 工藝缺陷的影響 表面缺陷有應(yīng)力集中 增加冷脆傾向 許多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 除了承受靜載作用外 還經(jīng)常承受動載作用 結(jié)構(gòu)材料在重復(fù)荷載作用下 將會發(fā)生低于靜載強(qiáng)度的脆性破壞 即疲勞破壞 因此對于此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 必須考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度問題 混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞性能與其構(gòu)成材料 混凝土 普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋 以及他們之間粘結(jié)性能密切相關(guān) 因此對混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞問題研究 必須首先了解其構(gòu)成材料的疲勞性能 2 1 1研究背景 二 鋼筋的疲勞斷裂 由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用了極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法和高強(qiáng)鋼筋材料 鋼筋混凝土的疲勞日益受到人們的重視 對于承受重復(fù)荷載的吊車梁 橋面板 軌枕 路面和海洋結(jié)構(gòu) 要求在承載重復(fù)荷載下以及在高應(yīng)力條件下能良好地工作 隨著結(jié)構(gòu)分析方法越來越精確 要求對混凝土的力學(xué)性能 包括疲勞性能 的了解也越來越多 這些都使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞日益成為不可忽視的關(guān)鍵問題 2 1 2研究意義 二 鋼筋的疲勞斷裂 二 鋼筋的疲勞斷裂 鋼筋的疲勞斷裂是在外力作用下 由于鋼筋內(nèi)部的缺陷造成的 如 夾有雜質(zhì)使本身不均勻或鋼筋外表面的變形突變或缺陷 又如 刀痕 銹蝕或脫碳層等 2 2 1疲勞斷裂的定義 2 2 2疲勞斷裂的過程 1 疲勞裂紋形成 鋼鐵在冶煉 軋制和加工過程中可能在內(nèi)部和表面出現(xiàn)一些缺陷 如雜質(zhì) 縫隙 刻痕和銹蝕斑等 荷載作用下 這些缺陷附近和表面橫肋的凹角處產(chǎn)生應(yīng)力集中 當(dāng)應(yīng)力過高 使鋼筋晶?；?就形成了初始裂紋 2 2鋼筋疲勞斷裂的作用機(jī)理 二 鋼筋的疲勞斷裂 2 疲勞裂紋擴(kuò)展 應(yīng)力重復(fù)次數(shù)的增加 裂紋逐漸擴(kuò)展 損傷積累 減小了有效截面面積 鋼筋截面上的裂紋面因?yàn)橹貜?fù)加卸載產(chǎn)生的變形增大和恢復(fù) 使之摩擦光滑而色暗 3 當(dāng)鋼筋的剩余有效面積不再能承受既定的荷載 拉力 時 試件突然脆性斷裂 斷裂面上部分面積色澤新亮 呈粗糙的晶粒狀 二 鋼筋的疲勞斷裂 1 直接進(jìn)行單根原狀鋼筋軸拉試驗(yàn) 2 將鋼筋埋入混凝土中使其重復(fù)受拉或受彎的試驗(yàn) 我國采用直接做單根鋼筋軸拉試驗(yàn)的方法 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定了不同等級鋼筋的疲勞應(yīng)力幅度限值 并規(guī)定該值與截面同一纖維上鋼筋最小應(yīng)力與最大應(yīng)力比值有關(guān) 2 2 3鋼筋的疲勞試驗(yàn)方法 二 鋼筋的疲勞斷裂 2 2 4鋼筋疲勞斷裂的影響因素 1 應(yīng)力幅值 反比 應(yīng)力幅值為一次循環(huán)應(yīng)力中最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之差 鋼筋壓應(yīng)力的循環(huán)一般不會發(fā)生疲勞破壞 而在拉應(yīng)力循環(huán)或拉壓應(yīng)力循環(huán)才會發(fā)生疲勞破壞 其他影響因素均不變 在有限疲勞壽命區(qū)域應(yīng)力值幅度與循環(huán)次數(shù)成斜線關(guān)系 在長壽命區(qū)域應(yīng)力值幅度的影響很小 形成logN的平等線 2 最小應(yīng)力值大小 增加了最小應(yīng)力值 在有限疲勞壽命區(qū)域和長壽命區(qū)都降低了鋼筋的疲勞強(qiáng)度 但當(dāng)最小應(yīng)力值為壓應(yīng)力時 可增加疲勞強(qiáng)度 二 鋼筋的疲勞斷裂 3 鋼筋外表面幾何尺寸 變形鋼筋能增強(qiáng)鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力 但在循環(huán)荷載作用下 在鼓出的肋與鋼筋表面交接處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象 這是產(chǎn)生鋼筋疲勞裂縫的一個很重要原因 4 鋼筋直徑 隨著鋼筋直徑的增大 降低了鋼筋的疲勞強(qiáng)度 5 鋼筋強(qiáng)度 在有限疲勞壽命區(qū) 隨著鋼筋強(qiáng)度等級的增加 增加了鋼筋的疲勞強(qiáng)度 二 鋼筋的疲勞斷裂 鋼筋的疲勞S N曲線方程式在雙對數(shù)坐標(biāo)中的表達(dá)式如下 logN A mlog C式中 N 疲勞失效時的循環(huán)次數(shù) 外加應(yīng)力幅 Mpa A S N曲線的截距 m 曲線的斜率 C 循環(huán)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)偏差 C K mN 1 r2 mN 循環(huán)次數(shù)的對數(shù)均方差 r 相關(guān)系數(shù) 應(yīng)為負(fù)數(shù) K 均值線下標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)目 鋼筋的疲勞S N曲線示意圖 鋼筋的疲勞S N曲線 二 鋼筋的疲勞斷裂 鐵科院鐵建所做了18根直徑為20mm 屈服強(qiáng)度為257Mpa的Q235光圓鋼筋的疲勞試驗(yàn) 長沙鐵道學(xué)院從東北拆卸下來的混凝土梁上鑿取出直徑為20mm的銹蝕程度各不相同的光圓鋼筋 結(jié)果如下表所示 2 3 1光圓鋼筋的疲勞S N曲線 光圓鋼筋的疲勞S N曲線 二 鋼筋的疲勞斷裂 光圓鋼筋疲勞S N曲線比較 從上表可以看出 的試驗(yàn)結(jié)果值最大 次之 最小 如果將107次時的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行比較 可以發(fā)現(xiàn) 光圓鋼筋在混凝土中的疲勞強(qiáng)度比在空氣中減小約14 5 銹蝕對鋼筋的疲勞強(qiáng)度的影響則更大 銹蝕鋼筋在107次時的疲勞強(qiáng)度比沒有銹蝕的減少約39 7 二 鋼筋的疲勞斷裂 變形鋼筋在空氣中的軸力疲勞試驗(yàn) 斷裂常發(fā)生于鋼筋的最大缺陷處 而在混凝土中的彎曲疲勞試驗(yàn) 斷裂則常發(fā)生在混凝土區(qū)鋼筋橫肋與其相交的根部 通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可知變形鋼筋在空氣中和埋在混凝土中的疲勞強(qiáng)度是一樣的 變形鋼筋疲勞裂紋起始于鋼筋表面變形的根部 而如果鋼筋表面腐蝕或銹蝕坑處的應(yīng)力集中大于凸肋根部的應(yīng)力集中 那么疲勞裂紋就起始于該腐蝕或銹蝕坑處 因此可知 腐蝕或銹蝕對鋼筋的疲勞強(qiáng)度有影響 2 3 2變形鋼筋的疲勞S N曲線 二 鋼筋的疲勞斷裂 防護(hù)疲勞斷裂設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 正確選用鋼材 使之具有足夠的韌性 2 盡量減少初始裂紋的尺寸 3 緩和應(yīng)力集中 減小應(yīng)力值 2 4鋼筋疲勞斷裂防護(hù)措施 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 3 1鋼筋的應(yīng)力腐蝕性能分析 預(yù)應(yīng)力鋼筋隨著鋼筋強(qiáng)度的提高 塑性 韌性有所下降 在腐蝕介質(zhì)的作用下 對腐蝕的敏感性會大大加強(qiáng) 3 1 1應(yīng)力腐蝕的原因 1 鋼筋在潮濕的空氣中或在有侵蝕的介質(zhì)中 由于電化學(xué)引起鋼材腐蝕 使鋼筋表面形成大小不等彌散分布的腐蝕坑 2 氫脆斷 應(yīng)力腐蝕可以看成是電化學(xué)腐蝕和力學(xué)的復(fù)合作用下導(dǎo)致斷裂的過程 2020 1 30 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 3 1 2應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件 1 要有一定的腐蝕介質(zhì) 2 要有一定的荷載 3 在一定的材質(zhì)條件下首先是拉應(yīng)力造成的應(yīng)變破壞了材料表面的純化膜 新鮮表面與介質(zhì)接觸發(fā)生電化學(xué)腐蝕 形成腐蝕坑 產(chǎn)生了裂紋源 在源處出現(xiàn)三向拉應(yīng)力集中地區(qū) 介質(zhì)中電化學(xué)反應(yīng)形成的有害元素 如氫 可吸附在材料表面 擴(kuò)散到三向應(yīng)力區(qū) 造成裂紋尖端部位材料性能的脆化 形成裂紋擴(kuò)展 最后導(dǎo)致斷裂 2020 1 30 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 3 1 3預(yù)應(yīng)力鋼筋腐蝕的特殊性 與普通鋼筋相比 預(yù)應(yīng)力鋼筋的腐蝕具有明顯的特殊性 在正常工作狀態(tài)下 普通鋼筋處于低應(yīng)力狀態(tài) 其對腐蝕的影響很小 而預(yù)應(yīng)力鋼筋則處于高應(yīng)力狀態(tài) 高應(yīng)力狀態(tài)往往又能提高鋼筋的腐蝕活性 提高腐蝕速率 并可能與腐蝕耦合形成 應(yīng)力腐蝕 或 腐蝕疲勞 這樣的脆性腐蝕破壞問題 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 3 2斷裂力學(xué)對應(yīng)力腐蝕的分析 斷裂力學(xué)是采用應(yīng)力和介質(zhì)共同作用下發(fā)生斷裂的延遲時間 來判斷材料應(yīng)力腐蝕敏感性影響的一門學(xué)科 用表面近于無缺陷的光滑試樣 來測定應(yīng)力腐蝕斷裂時間 試驗(yàn)表明 裂紋擴(kuò)展速率主要取決于裂紋頂端的應(yīng)力強(qiáng)度因子K 在應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)中 裂紋擴(kuò)展特性同樣也存在一限制 即達(dá)到應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子K 即臨界的裂紋擴(kuò)展力 時 裂紋即停止擴(kuò)展 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 3 3鋼筋應(yīng)力取值對應(yīng)力腐蝕性能的影響 鋼筋強(qiáng)度和預(yù)應(yīng)力值對應(yīng)力腐蝕性能有一定的影響 如圖所示 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 從圖中表明應(yīng)力腐蝕的敏感性隨鋼筋強(qiáng)度和應(yīng)力張拉值的提高而增加 所以即使強(qiáng)度高的鋼筋 使用應(yīng)力亦不能控制得太高 相反 抗拉強(qiáng)度適當(dāng)降低 對抗應(yīng)力腐蝕性能有顯著改善 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 3 4預(yù)應(yīng)力鋼筋的腐蝕問題 3 4 1預(yù)應(yīng)力鋼筋腐蝕問題的研究現(xiàn)狀 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛 但預(yù)應(yīng)力鋼筋的腐蝕問題也日益嚴(yán)重 從而影響重大土木工程結(jié)構(gòu)的安全使用 腐蝕會對鋼筋的性能產(chǎn)生影響 主要是以下3個 腐蝕造成鋼筋平均截面積的減小 不均勻腐蝕形成的腐蝕坑處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中 由于鋼筋內(nèi)應(yīng)力的存在 腐蝕將會改變其內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu) 從而使鋼筋性能發(fā)生變化 一般腐蝕過程可能是這3個因素中的某一個或某兩個因素起作用 也可能是這3個因素共同作用的結(jié)果 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 3 4 2預(yù)應(yīng)力鋼筋腐蝕問題的防護(hù)措施 1 防止鋼筋腐蝕的措施是不可忽視的 尤其是張拉與灌漿之間的時間相隔很長 并受到惡劣氣候的影響的時候 因此 規(guī)范要求采用耐應(yīng)力腐蝕性能好的預(yù)應(yīng)力鋼筋 當(dāng)鋼筋周圍侵蝕性很嚴(yán)重時 一般可采取加覆蓋層 有機(jī)物或金屬 或者采用陰極保護(hù)措施進(jìn)行保護(hù) 電鍍層 鍍鋅 就具有這兩種類型的保護(hù)作用 2 預(yù)應(yīng)力鋼筋在使用期間產(chǎn)生破壞的主要原因是設(shè)計(jì)誤差 3 如果施加預(yù)應(yīng)力的混凝土有足夠的強(qiáng)度 則其質(zhì)量本身就足以保護(hù)鋼筋 強(qiáng)度不夠的混凝土必定是不均勻或者有孔隙的混凝土 不利于鋼筋保護(hù) 三 鋼筋的應(yīng)力腐蝕 此外 在施加預(yù)應(yīng)力時 往往會出現(xiàn)一些施工差錯 這對鋼筋的保護(hù)是有害的 尤其是鋼筋端部完全或者部分沒有灌注混凝上 或者存在封閉缺隙等 因此 無論是在設(shè)計(jì) 施工還是在完工后的使用中 都必須對上述措施加以重視 并采取相應(yīng)的對策 四 鋼筋的徐變和松弛 4 1徐變和松弛的定義鋼筋徐變 在高應(yīng)力作用下 鋼筋受力后 隨時間增長應(yīng)變繼續(xù)增加 鋼筋松弛 鋼筋受力后 長度保持固定不變 鋼筋中應(yīng)力隨時間增長而降低的現(xiàn)象稱之為松弛 在金屬的徐變和松弛的情況下 存在著明顯的塑性變形過程的現(xiàn)象的局限性 這是由于金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不夠完善 就是說金屬內(nèi)部存在斷縫結(jié)構(gòu) 它的移動的運(yùn)動引起著塑性變形 應(yīng)力松弛現(xiàn)象基本是由于剪切斷縫和擴(kuò)散斷縫的過程的結(jié)果 2020 1 30 四 鋼筋的徐變和松弛 圖中曲線 瞬時鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線 曲線 為鋼筋假定經(jīng)過無限長的時間后的應(yīng)力應(yīng)變曲線 t 為經(jīng)過任意 t 時間后的應(yīng)力應(yīng)變曲線 即為鋼筋最終的徐變值 為鋼筋初始應(yīng)力為T的最終松弛值 徐變和松弛的關(guān)系近似按式 4 2徐變與松弛的關(guān)系 2020 1 30 四 鋼筋的徐變和松弛 4 2徐變與松弛的關(guān)系 四 鋼筋的徐變和松弛 4 3影響鋼筋松弛的因素由于鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后的長度基本保持不變 鋼筋中的應(yīng)力處于松弛狀態(tài) 影響鋼筋松弛的主要因素 1 鋼筋的松弛隨時間而增長 松弛率逐漸下降 2 鋼筋松弛且與初始應(yīng)力大小有關(guān) 張拉控制應(yīng)力值低時應(yīng)力損失值越小 相反就越大 3 松弛值與鋼筋的種類有關(guān) 一般的冷拉熱軋鋼筋松弛損失較冷拔低碳鋼絲 碳素鋼絲和鋼絞線的低 鋼絞線的應(yīng)力松弛較用同樣材料鋼絲的松弛都大 4 鋼筋松弛隨著溫度的增加而增加 5 鋼筋松弛和鋼材種類 張拉方法 一次張拉以及超荷張拉 控制應(yīng)力值 時效與不時效有關(guān) 四 鋼筋的徐變和松弛 4 4應(yīng)力控制 張拉方法以及時效性對松弛的影響 四 鋼筋的徐變和松弛 四 鋼筋的徐變和松弛 四 鋼筋的徐變和松弛 由上述可見 1 不同控制應(yīng)力值對應(yīng)力松弛損失是有影響的 控制應(yīng)力高則應(yīng)力松弛損失大 2 超荷張拉 一般可減少應(yīng)力松弛損失 3 鋼筋直徑對應(yīng)力松弛損失的影響不明顯 4 冷拉鋼筋采取同一張拉方法 經(jīng)時效與不時效的應(yīng)力松弛損失相差不明顯 5 鋼筋的松弛在開始階段發(fā)展很快 一次張拉試驗(yàn)第一小時完成50 左右 24小時內(nèi)完成80 96 左右 超荷張拉試驗(yàn)第一小時完成40 左右 24小時內(nèi)完成60 左右 從持續(xù)1000小時的試驗(yàn)結(jié)果來看 90 以上的應(yīng)力松弛損失發(fā)生在15天以內(nèi) 15天后松弛發(fā)展很少 四 鋼筋的徐變和松弛 4 5減少松弛損失的措施1 超荷張拉法2 預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢立即灌漿法3 補(bǔ)拉法 再次張拉法 4 綜合法5 電熱 機(jī)械張拉法6 鋼筋熱處理 參考文獻(xiàn) 1 翟盤茂 任福民 中國近四十年最高最低溫度變化 J 氣象學(xué)報 1997 55 4 418 429 2 陳錦年 褚健婷 許蘭英 南極氣候和海冰的時空變化特征及其與太平洋海溫場的關(guān)系 J 海洋學(xué)報 2003 25 6 39 47 3 李雄耀 王世杰 程安云 月球表面溫度物理模型研究現(xiàn)狀 J 地球科學(xué)進(jìn)展 2007 22 5 480 485 4 王元清 武延民 石永久 低溫對結(jié)構(gòu)鋼材主要力學(xué)性能影響的試驗(yàn)研究 J 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報 2005 2 1 1 4 5 WhiteleyJD ArmstrongBM WelburnRW Reinforcingandprestressingsteelsforcryogenicapplications C CryogenicConcre