高温下1770级φP5钢丝蠕变及应力松弛性能试验研究

鉴于高温下预应力钢丝蠕变、应力松弛及温度膨胀性能是影响预应力结构抗火性能的重要因素,以1770级低松弛预应力钢丝为对象开展了研究工作。完成了25个钢丝试件的高温蠕变试验,得到钢丝高温蠕变应变与时间的关系曲线,建立起钢丝高温蠕变应变计算公式,揭示出蠕变应变随温度升高、应力水平增长及蠕变时间延长而增大的规律;提出考虑高温蠕变影响的钢丝持久极限强度计算公式,揭示了高温下钢丝持久强度与高温下极限强度的差值随温度升高而增大的规律。完成了26个钢丝试件的高温下应力松弛试验,得到高温下钢丝应力松弛与时间的关系曲线,建立高温下钢丝应力松弛的计算公式,揭示了钢丝初应力越大,所受温度越高,松弛时间越长,应力松弛值越大的规律。完成1个钢丝试件的高温下温度膨胀试验,得到钢丝膨胀应变随温度升高而增长的规律,初步提出钢丝高温膨胀应变计算公式。     

斜拉桥平行钢丝索锈蚀断裂模拟

为模拟拉索各钢丝间的摩擦接触,放弃会带来极大计算量和高度非线性问题的常规接触单元而采用理想弹塑性弹簧单元,并推导了弹簧屈服力的计算公式。建立127丝平行钢丝束有限元模型,拉索钢丝间的摩擦接触采用理想弹塑性弹簧单元模拟,采用单元生死功能模拟钢丝断裂。计算分析结果表明:当拉索出现锈蚀断丝后,断裂钢丝并不会完全退出工作,经过一段发展长度后能恢复到正常应力水平。钢丝断裂后,各钢丝间会出现应力重分布,断裂截面断裂位置周围的钢丝应力增大,远离断丝侧钢丝应力减小,拉索合力作用点偏移拉索截面中心,故荷载恢复完成后拉索截面各钢丝平均应力并不均匀,恢复后拉索截面应力分布规律与断丝截面相反。随着断丝百分比的增加,断裂钢丝荷载恢复长度逐渐增大,相应的索力损失率增大。     

基于温度历程的高强钢丝应变及应力计算方法

在已有1 770级φp5低松弛预应力钢丝高温力学性能试验研究基础之上,建立了高温下预应力钢丝考虑温度历程的应变及应力计算方法.其中的应变计算方法以钢丝应变变化为研究对象,考虑了钢丝温度变化过程中蠕变、温度膨胀、应力变化及变形模量变化对钢丝应变的影响;应力计算方法以钢丝应力为研究对象,考虑了钢丝温度变化过程中应力松弛、温度膨胀、应变变化及变形模量变化对钢丝应力的影响.通过试验验证了应变及应力计算方法的可行性,结果表明,这两种计算方法可用于预应力结构的抗火性能分析.     

桥梁拉吊索用不锈钢钢丝腐蚀性能及斜拉索时变可靠度研究

对零应力普通镀锌钢丝和施加0%,20%,30%,40%强度的应力不锈钢钢丝,分7,20,40 d进行中性盐雾试验,研究零应力普通镀锌钢丝和不同应力水平下不锈钢钢丝的质量损失率、强度、延性和断口形貌的变化。通过算例分析了分别采用普通镀锌钢丝和不锈钢钢丝作斜拉桥拉索时可靠指标随时间的变化。结果表明:零应力下普通镀锌钢丝的质量损失率是不锈钢钢丝的30倍以上;不锈钢钢丝的质量损失率随着应力的增加而增加,高应力下的不锈钢钢丝更容易腐蚀;短期腐蚀对钢丝的极限强度影响不大,不锈钢钢丝随着应力的增加延性变差;随着腐蚀的增加,普通镀锌钢丝和不锈钢钢丝的拉伸端口呈现出脆性增加的趋势,普通钢丝的端口形貌由微裂纹向长宽裂纹发展,而不锈钢钢丝由于腐蚀较轻,只是出现了微裂纹;采用普通镀锌钢丝作斜拉桥拉索时可靠指标随时间的下降速度比采用不锈钢钢丝快。     

1860 MPa钢丝疲劳松弛交互作用性能试验研究

为研究疲劳对高强钢丝应力松弛性能的影响,以6根直径5 mm的1 860 MPa钢丝为研究对象,采用MTS810材料试验机,进行了单根钢丝120 h 200万循环周次的应变疲劳试验,并对拉断后的试样进行了断口微观形貌电镜观测。试验结果表明:疲劳对钢丝的应力松弛有一定的加速作用,在相同时间内,疲劳作用下的钢丝试样应力松弛量高于普通钢丝试样,最大时其应力松弛增加超过一倍;疲劳作用后,钢丝的断口呈现出多个空洞,是导致应力松弛加速的微观原因。     

持续荷载作用下PVC防水卷材的应力松弛特性及其影响因素

研究了PVC防水卷材在持续荷载作用下的应力松弛特性。自行设计了应力松弛试验装置和试验方法,研究了不同温度和不同初始拉伸率条件下,卷材的应力损失率和持荷时间的关系曲线。结果表明:PVC卷材表现出快速的应力松弛特性。随着初始拉伸率的增大,卷材的应力松弛速度加快、应力损失率加大;随着温度的升高,卷材的最终应力损失率也增大。     

芳纶纤维布松弛性能试验

为了研究预应力芳纶纤维布因应力松弛引起的预应力损失,进行了28个试件的应力松弛性能试验。结果表明：预应力芳纶纤维布的应力松弛损失随着张拉控制应力的提高而增大;松弛损失率与时间对数线性相关;持荷初期应力松弛发展较快,200h后趋于稳定;浸胶的芳纶纤维布应力松弛损失相对于不浸胶的芳纶纤维布较小;10℃～30℃条件下,温度变化对预应力芳纶纤维布的应力松弛影响不明显。     

Al_2O_3/Cu弥散强化铜合金应力松弛行为

通过应力松弛试验,研究了Al_2O_3/Cu弥散强化铜合金在不同温度(室温、100℃、200℃和300℃)下的应力松弛行为。应用二次延迟函数模型拟合了应力松弛曲线,推导了不同温度下材料塑性应变速率与应力的关系。研究结果表明:Al_2O_3/Cu弥散强化铜合金的应力松弛曲线分为两个阶段。第一阶段,残余应力迅速下降;第二阶段,残余应力缓慢下降,随着时间延长无限接近应力松弛极限,且温度越高,应力松弛极限越低。在室温和100℃时,残余应力衰减率分别为30.7%和30.3%;在200℃和300℃时,残余应力衰减率分别为92.4%和97.3%。因此,该合金材料作为弹性元件时服役温度应小于100℃。塑性应变速率与应力关系曲线可以分为高应力和低应力阶段,两个阶段之间存在门槛应力,温度越高,门槛应力越小。门槛应力不同,相应的应力松弛机制也不同,室温和100℃时为第二相颗粒增强机制;200℃和300℃时为位错攀移机制。     

芳纶纤维布应力松弛试验研究

通过4个不同初始应力水平的芳纶纤维布应力松弛试验,研究了应力水平对芳纶纤维布应力松弛的影响,提出了芳纶纤维布应力松弛损失的计算公式。试验结果表明:应力持续1000h后,芳纶纤维布应力松弛损失率约为13.5%;应力松弛主要取决于应力水平,且随应力水平增大而增大;1年后大部分应力松弛发展完成。     

南宁非饱和膨胀土在剪切条件下剪应力松弛特性的试验研究

针对南宁膨胀土进行一系列室内剪应力松弛试验,探讨南宁非饱和重塑膨胀土在直剪条件下的剪应力松弛特性.试验结果表明:在不同含水率条件下的剪应力松弛曲线均属于非完全衰减型,剪应力逐渐少并趋于一个稳定值;松弛曲线可以明显地分为三个阶段:加速松弛阶段、匀速松弛阶段和稳定松弛阶段;含水率越高,应力-应变等时关系曲线的非线性程度越大...     

锯齿形结构面剪切流变特性分析

利用岩石双轴流变试验机,对水泥砂浆浇筑的不同角度的规则齿形结构面试件进行了剪切蠕变试验和松弛试验。试验结果表明:蠕变曲线与松弛曲线形态相似,都有衰减和稳定两个阶段,全过程曲线都呈阶梯状变化,松弛曲线为非完全应力衰减曲线;采用Burgers蠕变模型和松弛模型对蠕变曲线和松弛曲线进行拟合,吻合程度较好。除了参数G1外,蠕变模型的参数值比松弛模型的参数值大;在分析松弛速率与应力水平关系的基础上,提出了用分级加载松弛试验确定长期强度的方法,即:松弛速率拐点对应的剪应力为岩石的长期强度,此方法与稳态蠕变速率确定长期强度的机理一致,而且两种方法确定的长期强度值相同。     

预应力高强钢丝松弛性能研究

本文报道了在不同初始应力下预应力高强钢丝的松弛试验及考虑预应力混凝土构件中收缩徐变影响的变长度松弛试验结果,长期松弛试验已达12年,给出了长期松弛值的推算方法及预应力混凝土构件中考虑收缩徐变影响的钢丝松弛分析方法,从而为预应力混凝土结构的长期性能分析提供了依据.     

循环加载对PVC膜材应力松弛行为的影响

为研究受力历史对膜材料应力松弛性能的影响，对PVC膜材历经循环加载历史后的应力松弛性能进行了测试和分析.研究结果表明，松弛应变、循环加载后残余应变和应力松弛前加载应变均可用于描述膜材料循环加载后的应力松弛能力.增加循环加载次数、提高循环应力峰值和降低循环加载速率，均有助于提高PVC膜材对初始应力的保持能力，减少膜结构建筑后期维护工作量，但会延长循环加载阶段的耗时，增加膜材施工过程中预加张力阶段的工作量.     

PCCP保护层应力分析

本文对PCCP保护层的脱落进行了讨论，并采用有限元方法分析了保护层收缩、预应力钢丝松弛和管内外存在不同温差情况下保护层的径向拉应力。     

预应力CFRP布加固混凝土方柱时的预应力损失

为了研究预应力CFRP布加固混凝土方柱时的应力损失情况,在恒温恒湿条件下进行了为期7d的预应力CFRP布加固混凝土方柱的预应力损失试验。考虑了摩擦损失、锚具缺陷造成的损失以及CFRP布自身应力松弛损失三个主要因素。试验测得摩擦损失量以及摩擦损失率随预应力度的变化情况;锚具缺陷造成的应力损失随预应力度以及时间的变化情况; CFRP布自身应力松弛随时间的变化情况。进行了机理分析,同时提出了相应减少预应力损失的措施。结果表明:随着的预应力增大,摩擦损失量增大,摩擦损失率降低,适当提高预应力度可以提高CFRP布利用效率。采用超张拉和二次张拉的处理方式,可以显著降低锚具缺陷造成的这方面应力损失。0. 3预应力度下,超张拉至0. 32、0. 35初始预应力度的损失率分别降低至14. 62%、8. 63%;二次张拉将预应力损失降低至9. 66%。试验结果可以为实际工程的设计与施工提供一定的指导。     

中强钢丝预应力砼结构的试验研究

本文介绍了中强钢丝的机械性能、应力松弛及拔丝工艺的试验结果。同时,对中强钢丝预应力构件的应力传递和粘结锚固性能以及受弯构件最小配筋率等进行了试验研究。中强钢丝标准强度为800MPa,极限延伸率(δ_100)为4.0％,松弛损失(1000小时、20±1℃)不超过7％与冷拔低碳钢丝相比,这种钢丝强度较高、延性好,能显著地改善构件的结构性能,可节省预应力钢丝15％左右。     

高温下及高温后1770级ф~P5低松弛预应力钢丝力学性能试验研究

鉴于预应力钢丝高温下及高温后的力学性能是开展预应力结构抗火设计及进行火灾后预应力结构损伤评估与修复的重要依据,对16个1770级P5低松弛预应力钢丝试件进行了高温下拉伸试验,14个钢丝试件进行了高温后拉伸试验。试验表明,随着温度升高,高温下钢丝应力-应变关系曲线形状趋于平缓,钢丝的强度、弹性模量等力学指标不断退化;对于高温后钢丝,温度历程低于300℃时,钢丝力学性能变化不明显;高于300℃时,随温度历程的升高,钢丝应力-应变关系曲线逐渐软化,钢丝各项力学指标逐渐退化。应用粘弹性力学理论,得到了去除加载速率影响的高温下钢丝应力-应变关系曲线,得到了钢丝各项力学指标在高温下及高温后的退化规律,建立了高温下及高温后的钢丝应力-应变曲线方程。为开展预应力结构抗火性能分析及火灾后损伤评估提供了基础性素材。     

泥质粉砂岩高围压三轴压缩松弛试验研究

高应力条件下应力松弛特性是岩石长期力学特性研究的重要方面,开展了泥质粉砂岩围压为15~35 MPa的三轴松弛试验研究。高围压下应力松弛曲线的分析表明,岩石的应力松弛可以分为衰减松弛和稳定松弛两个阶段。当松弛初始应力水平较低时,试样主要以衰减松弛为主,很快趋于稳定,当松弛初始应力水平接近岩石峰值应力时,应力松弛明显增大,并出现明显的稳定松弛阶段。不同围压条件下,试样松弛曲线对比分析表明,松弛初始应力水平较低时,岩石处于黏弹性阶段,围压对岩石松弛特性的影响相对较小,随着松弛初始应力水平的增大,当应力水平接近峰值应力时,岩石的应力松弛将随围压的增大而减小。基于三轴松弛试验结果的分析,建立了能够反映泥质粉砂岩三轴松弛特性的西原模型,并验证了模型的合理性。     

田下凝灰岩应力松弛特性及数值模拟研究

岩石应力松弛特性是预测地下工程长期稳定性的重要基础。首先,对峰前、峰值和峰后区域应变水平下田下凝灰岩进行分别加载应力松弛试验,研究松弛过程中应力变化规律,并分析了应力松弛水平随应变水平的变化规律;其次;对田下凝灰岩进行分级加载应力松弛试验,研究分级加载条件下应力的变化规律,试验结果表明,分级加载和分别加载应力松弛具有相同的规律,且峰值处、峰值后的应力松弛特与峰值前的基本相似;最后,利用基于弹簧模型的可变模量本构方程对田下凝灰岩应力松弛试验进行数值模拟,试验结果与计算结果一致性很好,表明该本构方程可以较好的描述田下凝灰岩的应力松弛特性,可以预测工程流变破坏寿命。     

预应力筋/索非线性疲劳-松弛应力理论模型与计算方法

针对预应力筋/索在疲劳荷载作用下应力松弛放大和加速的现象,根据疲劳-松弛应力曲线的发展特征,提出考虑服役荷载影响的非线性损伤因子函数,结合黏弹性本构下固体三参数模型静态松弛应力的解析解,建立动态荷载影响下的非线性疲劳-松弛应力理论模型,进行基于理论模型的疲劳荷载加载特征影响因素分析,提出疲劳-松弛应力模型的工程简化计算方法,并开展1860级高强钢丝疲劳-松弛验证试验。结果表明,非线性疲劳-松弛应力理论模型与试验实测的松弛应力曲线一致性较好,加载波形和加载幅值对应力松弛率的影响较小,而加载频率对应力松弛率的影响较大,疲劳-应力松弛的工程化计算方法可包络试验测试结果,且表达式与参数较简洁,便于工程应用。为预应力结构服役性能设计提供理论依据与技术支撑。