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材料與預應力工藝之鋼材
2011-10-20 00:00

  預應力混凝土橋粱用的鋼材就其使用狀況可分為非預應力鋼材和預應力銅材兩大類。前者與鋼筋混凝土橋梁用的鋼材完全一樣,不再贅述。目前使用的預應力鋼材主要有高強鋼絲、鋼紋線和高強度粗鋼筋三大類。

  一、高強度鋼絲

  高強度鋼絲是由碳秦鋼經多次冷拔加工機成,由于含有較多的曦元素,屬于硬鋼型,強度較高,但脆性較大,極限變形且較小,無屈服平臺。在我國橋梁上使用的是極限強度在1500--1600MPa左右的φ4-φ5高強鋼絲,它的化學成分和機械性能見表2-1,在國外使用的高強鑰絲的極限強度要比我國同直徑的高強鋼絲的極限強度高約100-300m pa,且已應用宜徑較大的φ7mm高強的絲。

  二、鋼絞線

  鋼絞線適由多根高強鋼趁順一個方向均勻絞制而成。目前應用最多的是用7根φ4或φ5鋼絲紋制的。由于經絞制的鑰絲呈螺旋形,故它的彈性模量(實為形變模量)較單很鋼絲為低。整根絞線的平均強度也比單根鋼絲為低。國產栩絞線的標準尺寸取機械性能見表,國外由于鋼絲強度較高,故生產的俐絞線的強度亦較高,7φ4為164-209kN、7φ5為245~300kN。近年又生產一種經過“模撥成型”的鉚絞線,稱模拔鋼紋線(Dy-Form Strand)。由于在模拔過程中鋼絞線的每根鋼絲的相互接觸處披拚啟而使鋼絲截面近乎多角形,從而減少了鋼絲之間的空除和絞線的外徑,在同樣直徑的臂孔中,可多增大約20%的噸位。達種鋼經線與錨具的檢觸周邊面積也較大,易于錨固。

  三、高強度粗鋼筋

  我國目前供預應力使用的粗鋼筋是符合Ⅳ級標準的普通低合金洲。它是在普通中碳鋼的基礎上加入少量(一般總從不超過3%)合金元者,以改善鋼的機械性能。它因加入合金元素的不同,而形成多種系例。它們都是鋼材在高于再結晶狀態下,用機械方法軋制成材的熱軋鋼筋。目前正在試制利用軋鋼余熱進行表面強化熱處理的控軋鋼筋。控軋鋼筋的帆械強度大約可以升一個等級,即控軋Ⅲ級鋼筋的機械強度可達Ⅳ級鋼標堆。這對擴大頂應力鋼筋的貨源和充分利用鋼材強度都有很大的經濟意義。

  鑒于目前生產的低合金鋼的屈服強度都較低而屈服強度與抗拉強度的比值(即“屈強比”)卻較火,為了充分槍徹鋼材強度的漸力,鋼筋在使用前,在低于再結晶滋度狀態下(通常就在室溫下),用卷揚機或千斤頂等設備張拉鋼筋,使鋼筋的應力超過屈服強度達到一定值,然后坡松鋼肪,這樣的鋼筋你為冷拉鋼筋。

  鋼筋經過冷拉不僅提高了使用強度,可以節約大最鋼材,而且是一種非常有效的質量檢驗手段,它逐根檢驗了鋼材的使用強度和延伸性能,使有庇病的鋼材得以期除。鋼筋冷拉時,分雙控制和單控制兩種情況。的者同時控制冷拉時的應力和伸長率,要求兩者同時滿足一定的要求,因之冷拉質量較好。后者僅控陰冷拉時的伸長率,因之質量較差。

  四、鋼材的徐變和松搶

  鋼材的徐變和松弛那是指翻材的變形或應力是時間的函業。徐變和松弛雖然是兩個概念:前者是鋼筋應力不變的情況下,鋼筋的變形隨著時間面增加。后者是鋼筋長度不變的悄況下,鋼筋的應力隨著時間而降低。但都是鋼材塑性性能的表現,在本質上是相仿的,只是在條件不同情況下的兩種不同的物理現象。徐變或松弛的共同特性是徐變(或松弛)覺與栩筋的張拉應力有關,張拉應力大、徐變(或松弛)量大,反之則小。預應力錨具的徐變(成松弛)量與時間有關,開始幾個小時內,變形增形量(或應力松弛量)增加很快,以后就逐漸級住,趨近于一個定值。

  在生產實踐中,徐變僅發生在張拉到錨固這一短價間,故美系不甚大。松弛卻是發生在鋼材張拉錨固以后,會產生應力損失,影響比較大。松弛應力拐失值視俐材品種的不同和張拉控制應力的大小而不同,一般約為(0.07.0.03ak)。由于松弛值與鋼筋的應力有關,故采用超張拉的攝作工藝,除去可以克服部分管道旅攘力外,它對減小松弛應力損失亦甚有效,這個效果實質上是張拉時短時期增大的超應力促進了匆材徐變t的迅速發生,從而減小了以后松弛最的發生。

  目前在國際上,橋粱用的預應力鋼材一直在朝高強度、大直徑、低松弛的方向沒展。高強度鋼絲的在徑已件誼發展到宜徑在7mm以上,強度達1900M Pa。井正在研栩直徑大干10mm,強度在1700MPa以上的高強鋼“絲”。由于俐趁強度的提高,用它生產的高強鋼絞線的強度亦相應提高了。高強度粗鋼筋的商品直徑已達40-45mm,最高強度為110/135(即流限1078M Pa,極限強度為1323MPa)。我國已試生產b 90/110級的粗鋼筋(流限為882MPa,極限強度為1078M Pa),但塑性指標及耐勞性能還不理想。潤質鋼筋的極限強度已可達1500MPa左右,但直徑只達12mm。均需繼續改進。

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