高温下钢绞线材料力学性能的试验研究

为了便于对预应力结构在高温下的力学分析,在高温下对工程中常见的钢绞线束进行了拉伸试验.共试验了27根预应力钢绞线在不同温度下的力学性能,得到了相应温度下的应力-应变关系曲线、屈服强度、抗拉强度及弹性模量与温度关系试验数据.根据试验结果回归出可用于理论分析的钢绞线高温性能模型,并与试验数据及相应的规范值进行比较并对试验结果的合理使用范围进行了总结.     

预应力混凝土梁桥过火后的材料性能

火场最高温度、持续时间、扩散条件以及高温下混凝爆裂等因素增加了利用温度获得材料性能的难度。针对火灾后评估预应力混凝土梁桥时需快速、准确、真实地获得其材料性能的需求,对在役高速公路预应力混凝土桥梁过火后拆除的32块空心板进行表观分类和材料试验,通过实测过火后材料性能,获得常用检测指标与材料性能的关系,并利用极限承载能力试验及有限元模拟验证其适用性。结果表明：混凝土高温爆裂剥落,致使空心板截面损失,并进一步降低该区域混凝土及预应力钢绞线强度,是导致该截面抗弯承载能力降低的主要原因;当过火后混凝土剥落深度超过2/3钢绞线净保护层时,混凝土抗压强度、预应力钢筋线拉伸强度折减系数达0.7,将严重影响结构极限承载能力;火灾作用将改变空心板极限破坏形态,由延性转为脆性破坏;利用常规检测指标与材料性能的折减关系,并结合有限元模拟分析过火后预应力空心板梁的极限承载能力,满足工程精度。     

先张预应力混凝土板最小板长及钢绞线折算强度计算方法

首先分析了高强钢绞线在先张预应力构件中的粘结锚固性能,将预应力传递长度与弯曲粘结长度之和定义之延伸长度,给出了延伸长度的计算公式。其次为使构件破坏时充分发挥预应力钢绞线的强度,防止弯曲裂缝出现在延伸长度之内,提出了先张预应力混凝土板在均布荷载作用下的最小板长。最后针对预应力混凝土板长小于最小板长时会在延伸长度内出现弯曲裂缝,需将钢绞线强度进行折减,并提出了钢绞线折算强度的计算方法。     

不同方法加固足尺寸RC梁的抗弯性能

对4种常用加固方法加固的矩形截面钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了对比试验研究.通过10根混凝土梁的抗弯加固试验,研究碳纤维布(carbon fiber sheet,CFS)、非预应力与预应力钢绞线和黏钢加固RC梁的受弯破坏特征,探讨4种加固方法对梁开裂荷载、屈服荷载、极限承载力和延性的影响,比较各种加固梁的裂缝扩展、挠度和刚度变化.研究表明:1)相比未加固梁,CFS、非预应力与预应力钢绞线和黏钢加固梁的开裂荷载分别提高了27.8%、59.7%、94.4%和73.6%;屈服荷载分别提高了12.4%、26.1%、36.2%和37.6%;极限承载力分别提高了48.0%、71.1%、74.6%和75.6%;极限挠度分别减小了23.6%、21.0%、31.1%和19.6%.2)正常使用状态下,预应力钢绞线加固效果优于非预应力钢绞线.3)钢绞线对提高梁二次刚度作用明显,而钢板作用较小.     

考虑折点半径的折线先张梁钢铰线力学性能试验研究

基于折线配筋先张梁现有弯起器导向半径较小而导致钢绞线在起弯点形成“折点”的不足,选用特定半径与弯折角度,设计相应试验方案,研究了不同导向半径R与不同弯折角度θ条件下,弯起器对钢绞线极限强度、延性性能、摩阻系数的影响规律,并深入分析了试验现象与影响规律的产生机理,得出弯起器导向半径R在满足结构尺寸与构造要求前提下应尽量取大值,受限时也不宜小于100 mm的结论;同时以试验数据为基础,提出了考虑不同导向半径R影响的弯起器摩阻预应力损失的统一计算公式。     

钢绞线网-聚合砂浆加固钢筋混凝土T梁试验研究与有限元分析

对采用钢绞线网-聚合砂浆加固的钢筋混凝土T梁进行了正截面抗弯承载力性能试验研究,并应用ANSYS有限元程序分析混凝土强度等级、钢铰线加固用量等因素对T梁极限承载力的影响,探讨了加固钢筋混凝土T梁的破坏机理、受力特点以及影响因素.研究结果表明,采用该加固措施能够明显改善混凝土T梁在正常使用阶段的受力性能;随着混凝土强度等级、钢绞线加固用量的增加,构件的极限承载力提高、延性增加、抗震能力提高.在此基础上,提出了采用该工艺加固的钢筋混凝土T梁极限承载力计算公式.     

镀锌钢绞线加固砼结构承载力设计方法研究

采用镀锌钢绞线加固钢筋混凝土梁的极限承载力计算方法有多种,这里对一种常用简化受弯承载力计算方法用试验数据加以分析.根据建立的力学模型,推导出镀锌钢绞线加固钢筋混凝土梁的极限承载力计算公式.     

受火先张法预应力板梁非线性分析

依据预应力结构的粘结与破坏机理,在火灾温度场下,考虑高温区域内板梁材料参数的降低,采用非线性有限元的方法分析板梁的受力性能,得出高温下预应力钢绞线的应力松弛程度,并在合理假定条件下研究钢绞线随局部失效长度的变化,以及整根钢绞线发生粘结滑移情况,为桥梁的检测评定以及维修加固提供理论依据.     

高温后预应力钢筋和非预应力钢筋的力学性能

为考察高温后预应力钢筋及非预应力钢筋的力学性能,砸碎38个火灾后预应力混凝土梁板试件,取出预应力钢筋及非预应力钢筋,制作成481个预应力钢筋试件和489个非预应力钢筋试件,并对这些试件进行高温后的力学性能试验。基于试验结果,探索了高温后预应力钢筋和非预应力钢筋的相关强度、弹性模量、断后伸长率等的变化规律,给出了高温后预应力钢筋及非预应力钢筋的应力-应变曲线方程,可用于预应力混凝土结构抗火性能研究。试验结果表明,在经历相同的温度作用后,经历高温下应力历程的预应力钢筋较未经历高温下应力历程的预应力钢筋的强度略低,而非预应力钢筋的强度受高温下应力历程的影响不大。     

无粘结预应力混凝土框架柱钢绞线的应力分析研究

目前无粘结预应力混凝土的研究主要是对混凝土梁的试验研究,而对无粘结部分预应力混凝土框架柱的试验研究甚少,为深入了解无粘结部分预应力混凝土框架柱钢绞线的应力、极限应力增量以及预应力损失的计算情况,对2组5根试验柱进行拟静力试验研究.结果表明:现行《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ92—2004中的公式同样适用于无粘结部分预应力混凝土框架柱应力的计算,预应力度和预加轴压比均对无粘结预应力筋极限应力增量有很大影响;随着预应力度的提高,预应力筋极限应力增量增加;而随着预加轴压比的提高,预应力筋极限应力增量降低.     

钢绞线中纵向模态传播特性的实验研究

为了对钢绞线进行缺陷检测和应力测量,研究了超声导波纵向模态在钢绞线中的传播特性.首先对钢绞线不同钢丝中纵向模态的频散和多模态等特性进行了理论分析.然后在理论指导下,在长15 m且标称直径17.80 mm的7芯钢铰线、单根外围钢丝和中心钢丝中,分别进行了纵向模态的激励接收实验.确定在自由钢绞线中纵向模态主要在外围钢丝中传播.在频段0～400kHz部分频率下,最低阶纵向模态L(0,1)在钢绞线、外围钢丝和中心钢丝中得到的传播速度与理论值较为吻合.     

部分预应力混凝土框架的施工技术和设计改进

结合PPC框架施工具体环节，论述影响PPC框架施工质量的五大控制因素：地面处理及支撑设置、预应力筋和非预应力筋及波纹管的制作和绑扎、砼的浇筑、预应力钢丝的张拉、孔道灌浆等．在预应力钢丝束下料长度、预应力筋的弹性模量取值、张拉时梁砼强度值等方面提出改进设计的建议．     

预应力钢绞线与超高性能混凝土黏结性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)是具有超高强度、高韧性、高耐久性的新型水泥基复合材料,UHPC与钢绞线的黏结性能也与普通混凝土存在差异,且缺乏关于超高性能混凝土与钢绞线黏结性能的设计标准。因此,通过对36个常温自然养护的UHPC与钢绞线中心拉拔试验进行研究,研究参数为黏结长度和保护层厚度,根据试验获取了其荷载滑移曲线、破坏形态、黏结强度。分析试验数据表明:UHPC与钢绞线的极限黏结应力为7.01～11.65 MPa,均值为8.78 MPa,明显优于普通混凝土的。当直径为15.2 mm钢绞线的保护层厚度大于30 mm后,保护层厚度对黏结强度的影响较小。相对于普通混凝土,UHPC中1×7钢绞线的传递长度和锚固长度均可减少50%,建议对于抗压强度大于150 MPa的UHPC,钢绞线传递长度取25d,锚固长度取35d。     

预应力混凝土连续板不同跨受火火灾行为

为了研究三跨连续板不同跨依次受火作用下的火灾行为,对4块尺寸为12.6m×1.5m×0.12m的无粘结预应力砼连续板进行了火灾试验.试验考虑了连续板中跨和边跨在不同时间段发生火灾及负弯矩区负筋长度两种因素,在实现ISO标准升温的前提下,给出了板中水在火灾中全过程变化现象以及板在火灾作用下裂缝发生、扩展及最终形式,重点研究了板的变形、破坏机构的形成、预应力筋中拉力的变化,板中温度场以及支座支反力的重分布情况.通过对试验结果的分析,揭示了破坏机构形成和支反力重分布的原因,指出了板中温度场的分布情况及预应力筋拉力的变化特征.     

高温后RPC立方体抗压强度退化规律研究

为摸清活性粉末混凝土(RPC)的高温爆裂情况及高温后立方体抗压强度的退化规律,对300个70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的RPC立方体试件和120个40 mm×40 mm×160 mm的RPC棱柱体试件进行高温试验与高温后抗压试验,考察纤维种类、纤维掺量、温度、尺寸效应等因素对RPC立方体抗压强度及受压破坏特征的影响。结果表明：单掺钢纤维体积率为2%或单掺聚丙烯纤维体积率为0.3%时可以有效防止RPC发生爆裂;钢纤维可以有效提高RPC高温后立方体抗压强度并改善其受压破坏特征,聚丙烯纤维对抗压强度有不利影响． 高温后RPC立方体抗压强度随经历温度的升高呈先增大后减小的变化规律,通过回归分析,建立了RPC立方体抗压强度随温度变化的计算公式．     

高温下预应力筋和非预应力筋的力学性能

通过对２１根φ１６月牙纹钢筋、４５根φ１２及φ８光圆钢筋,２４根φ５高强碳素钢丝高温下的力学性能试验,研究了预应力钢筋和非预应力钢筋性能在高温下 变化规律。     

Experimental Study on Flexural Behavior of Post-Tensioning Bonded Partially Prestressed Ultra-High Strength Concrete Beams

This paper presents the results of four partially prestressed ultra-high strength concrete beams in flexure. The test results are used to evaluate the effects of prestressing tendon depth and area on flexure behavior of specimen beams. The test results indicate that: the cracking load,yielding load,peak load and stiffness postcracking of specimen beams are enhanced by reducing prestressing tendon depth or increasing prestressing tendon area, and the flexural ductility is improved by increasing prestressing tendon depth or reducing prestressing tendon area. The effect of complex reinforcement index considering the strength of the equivalence principle and the reinforcement position on loading levels under serviceability limit state,flexural strength and displacement ductility factor are studied. The influence coefficient of prestressing tendon kpis introduced in the complex reinforcement index. As the complex reinforcement index increases, the loading levels under serviceability limit state and flexural strength increases linearly,and the displacement ductility factor decreases linearly. The test results also verify the conventional beam flexural theory based on the plane cross-section assumption for predicting ultimate flexural strength of partially prestressed ultra-high strength concrete beams is valid. After the introduction of the coefficient kp,the calculation method of cracks in code for design of concrete structure in china are appropriated for the specimen beams.     

热轧双相钢线材及其应用的研究

本文研究了热轧 F+(M+B)双相钢线材的生产及其在高强钢丝上的应用.指出在双相钢线材拉拔过程中存在于 F 晶界及尺寸较小的岛状第二相协调 F 变形.而尺寸较大的块状 M 则通过切变破裂直至破碎.这种变形机制使 F+(M+B)双相钢线材不经任何热处理,就具有总面缩率为97.6%的深加工性能,强度可达1800MPa 以上.本文还对双相钢钢丝的应用进行了研究取得了较好的效果.