预应力螺旋槽钢筋（PC棒）预应力传递长度的试验研究
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摘要
预应力螺旋槽钢筋简称PC棒,是我国冶金行业新研制开发的用于预应力混凝土结构的新型钢筋。PC棒以中低碳低合金热轧盘条为母材,经少许冷拔或冷轧加工后进行调质处理,具有螺旋槽状的外形,其抗拉极限强度标准值可达到1530MPa,有很好的延性和韧性,填补了我国预应力钢筋强度级别中的中间强度等级。
本文主要进行了预应力螺旋槽钢筋的材料力学性能及其在混凝土中的预应力传递长度研究。钢筋的材性试验证明,预应力螺旋槽钢筋这种钢筋具有与高强钢丝相当的力学性能,符合标准GB/T5223-2005的性能要求,可以作为预应力钢筋用于混凝土结构。但PC棒的强屈比和均匀伸长率略低于高强钢丝,延性相对不如后者。本试验反映的是预应力钢棒试生产的产品的情况,试验表明其质量有待改进。因此,必须改进和稳定生产工艺,提高产品质量(尤其是延性性能),PC棒才能在建筑结构工程中得到实际的应用。
根据28个PC棒预应力构件的试验,分析了钢筋直径、放张位置、混凝土强度、张拉应力、保护层厚度、时效、横向配箍率等影响因素对预应力传递长度的影响,经统计回归得到了PC棒在混凝土中的预应力传递长度计算公式。根据PC棒外形几何参数的特点和粘结锚固性能试验研究的结果,在回归公式基础上提出建议公式。
本课题为国家科技支撑计划课题“高强钢筋与高性能混凝土应用关键技术研究”(2007BAQ01053)子课题之一。
Prestressing reinforcement with helical flute (PC steel bars) is used in prestressing concret structure, which is a new type of prestressed tendons developed by our country's metallurgy department. PC steel bars is made from medium low-alloy and low-carbon green rod, which has been cold drawn or cold rolled and then quenched and tempered,has a helical flute's shape, it's limit tensile strength can reach 1530MPa,have good tensility and toughness , is a supplement to our country's pretesting reinforcement's strength level's middle level
In this paper, we carried out the research about mechanical capability , especially the PC steel bars' transmission length in concrete. The mechanical capabiliity test proves that PC steel bars has comparative mechanical property with high-strength steel wire, and it in accordance to GB/T5223-2005 standard's function require , can be used as prestressing reinforcement in concret struction. But PC steel bars' tensile ratio and uniform elongation slightly lower than high-strength steel wire, and its tensility inferior to high-strength steel wire. This test reflects product quality of PC steel bars' preproduction, results indicates that PC steel bars' quality is need to improve. So, only through improve and steady production technology, improve product quality (especially in tensility), PC steel bar can get practical used in constructional engineering.
According to 28 pre-tensioned members made of PC steel bars' test, the effect of diameter, The location of shear reinforcement, concrete strength, pretensioned force, concrete cover thickness and time-effect have been analyzed, by way of experimental statistical regression , the computing formula of PC steel bars' transmission length in concrete has been established. According to PC steel bars' shape's geometric parameter feature and bond-anchorage property test's results, we got the suggestion formula based on the computing formula
本文主要进行了预应力螺旋槽钢筋的材料力学性能及其在混凝土中的预应力传递长度研究。钢筋的材性试验证明,预应力螺旋槽钢筋这种钢筋具有与高强钢丝相当的力学性能,符合标准GB/T5223-2005的性能要求,可以作为预应力钢筋用于混凝土结构。但PC棒的强屈比和均匀伸长率略低于高强钢丝,延性相对不如后者。本试验反映的是预应力钢棒试生产的产品的情况,试验表明其质量有待改进。因此,必须改进和稳定生产工艺,提高产品质量(尤其是延性性能),PC棒才能在建筑结构工程中得到实际的应用。
根据28个PC棒预应力构件的试验,分析了钢筋直径、放张位置、混凝土强度、张拉应力、保护层厚度、时效、横向配箍率等影响因素对预应力传递长度的影响,经统计回归得到了PC棒在混凝土中的预应力传递长度计算公式。根据PC棒外形几何参数的特点和粘结锚固性能试验研究的结果,在回归公式基础上提出建议公式。
本课题为国家科技支撑计划课题“高强钢筋与高性能混凝土应用关键技术研究”(2007BAQ01053)子课题之一。
Prestressing reinforcement with helical flute (PC steel bars) is used in prestressing concret structure, which is a new type of prestressed tendons developed by our country's metallurgy department. PC steel bars is made from medium low-alloy and low-carbon green rod, which has been cold drawn or cold rolled and then quenched and tempered,has a helical flute's shape, it's limit tensile strength can reach 1530MPa,have good tensility and toughness , is a supplement to our country's pretesting reinforcement's strength level's middle level
In this paper, we carried out the research about mechanical capability , especially the PC steel bars' transmission length in concrete. The mechanical capabiliity test proves that PC steel bars has comparative mechanical property with high-strength steel wire, and it in accordance to GB/T5223-2005 standard's function require , can be used as prestressing reinforcement in concret struction. But PC steel bars' tensile ratio and uniform elongation slightly lower than high-strength steel wire, and its tensility inferior to high-strength steel wire. This test reflects product quality of PC steel bars' preproduction, results indicates that PC steel bars' quality is need to improve. So, only through improve and steady production technology, improve product quality (especially in tensility), PC steel bar can get practical used in constructional engineering.
According to 28 pre-tensioned members made of PC steel bars' test, the effect of diameter, The location of shear reinforcement, concrete strength, pretensioned force, concrete cover thickness and time-effect have been analyzed, by way of experimental statistical regression , the computing formula of PC steel bars' transmission length in concrete has been established. According to PC steel bars' shape's geometric parameter feature and bond-anchorage property test's results, we got the suggestion formula based on the computing formula
引文
[1]混凝土结构设计规范GB5001022002[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
[2]徐有邻.钢绞线预应力传递性能的试验研究[J].土木工程学报,1999(3):26-29
[3]徐有邻.螺旋肋钢丝预应力传递性能的试验研究[J].混凝土与水泥制品,1998(1):32-35
[4]蔡绍怀.先张法预应力筋自锚及其计算方法[J].建筑结构学报,1961,(2)
[5]莫鲁.预应力钢绞线和压痕钢丝在轻混凝土中的应力传递长度和锚固长度[J].土木工程学报,1980,(2)
[6]宋玉普编著.新型预应力混凝土结构[M].北京:机械工业出版社,2005
[7]房贞政编著.预应力结构理论与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2005
[8]熊学玉,黄鼎业.预应力工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003
[9]谢丽丽等.先张法预应力混凝土梁绞线预应力传递长度的试验研究[J].建筑科学,2007(5)34-36
[10]吴培明,刘立新.混凝土结构[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003
[11]文捷等.秦沈客运专线箱梁预应力传递长度试验研究.[J]辽宁工学院学报,2002(2):45-47
[12]徐有邻等.三股钢绞线基本性能的试验研究[J].工业建筑,1998(9):31-36
[13]崔振铎等.我国PC钢棒用线材生产现状及发展趋势[J].天津冶金,2003(5):32-35
[14]贺仁贵.先张法预应力钢绞线的施工技术和工艺过程控制[J].河北企业,2007(7):68-69
[15]刘文华等.先张法预应力钢绞线的张拉和放张[J].港工技术,2002(2):30-31
[16]吕艳梅.商品混凝土收缩性能的试验研究[D].郑州:郑州大学土木工程学院,2004
[17]毛达岭.HRB500钢筋粘结锚固性能的试验研究[D].郑州:郑州大学土木工程学院,2007
[18](美)A.H.尼尔逊著;过镇海、方鄂华庄崖屏等译校.混凝土结构设计(第12版)[M].中国建筑工业出版社,2003年9月第一版
[18]顾瑛著.可靠性工程数学[M].电子工业出版社,2004
[19]毛达岭.HRB500钢筋粘结锚固性能的试验研究[D].郑州:郑州大学土木工程学院,2004
[20]建设部标准定额司、科学技术司.工程建设中钢铁、水泥应用的可持续发展战略,工作调研与信息(建设部办公厅)[R].2004年第39期,总第110期,2004
[21]EuroPeanStandard,EurocodeZ:DesignofConereteStruetures[S],2001
[22]BuildingCode:RequiremenisforStrueturalConerete[S](ACI318—08),2008.
[23]毛达岭、刘立新、范丽等.HRB500级钢筋粘结锚固性能的试验研究[J].工业建筑,2004(12):67-69
[24]刘立新、李千、李洪彦等.超细晶粒钢筋粘结锚固性能的试验研究[J].郑州大学学报(工学版)2007(1):42-46
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[30]管品武,刘立新,张瑞新.冷轧扭钢筋锚固可靠度分析及设计建议[J].建筑科学,199(6):23-26
[31]王传志,滕智明.钢筋混凝土结构理论[M].北京:中国建筑工业出版社,1985
[32]PC预应力钢棒粘结锚固性能试验研究报告[R].郑州:郑州大学土木工程学院,2008.10
[33]GB50152—92混凝土结构试验方法标准[S].北京:中国建筑工业出版社,1992.
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[35]GB1499—1998钢筋混凝土用热轧带肋钢筋[S].北京:中国标准出版社,2000.
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[39]滕智明.钢筋混凝土基本构件(第二版)[M].北京:清华大学出版社,1997
[40]李清富等.工程结构可靠性原理[M].郑州:黄河水利出版社,1999
[41]赵国藩,金伟良,贡金鑫.结构可靠度理论[M].北京:中国建筑工业出版社,2000
[42]管品武、刘立新、徐有邻.冷轧扭钢筋粘结锚固性能的试验研究[J].郑州工业大学学报,1997(3):8-16
[43]刘立新.砌体结构可靠度分析及可靠度水平调整的建议[J].郑州工业大学学报,1999(4):28-31
[44]曾庆元等.用可靠度理论确定高强度螺栓的设计轴力[A].第三届全国结构工程学术会议论文集[C],1994:1413-1416
[45]夏谦.求解混凝土结构可靠度的蒙特卡洛法分析[J].中华建设,2007(12):65-66
[46]邵卓民、沈文都、徐有邻.钢筋混凝土的锚固可靠度及锚固设计[J].建筑结构,1987(4):18-23.
[47]公路工程结构可靠度设计统一标准GB/T50283—1999[S].北京:中国建筑工业出版社,1999
[48]预应力混凝土用钢棒GB/T5223.3—2005[S].北京:中国建筑工业出版社,2005
[49]汪荣鑫.数理统计[M].西安:西安交通大学出版社,1986
[49]Abelaze,C.A and Marti-Vargas.J.R Proposed criteria to determine experimentally the transmission length of prestressed reinforcement.Archives of Civil Engineering,v 52,n 2,2006
[50]Erdelyi.Transmission length determination based on measured draw-in and concrete strains.Periodica Polytechnica,Civil Engineering,v 42,n 2,1998,p 85-96
[51]Marti-Vargas.J.R and Abelaze,C.A.Analytical model for transfer length prediction of 13mm prestressing strand.Structural Engineering and Mechanics,v 26,n 2,May 30,2007,p 211-229
[52]Marek.P.Reliability differentiation for design of reinforced concrete members.Proceedings of the European Safety and Reliability Conference 2006,ESREL 2006-Safety and Reliability for Managing Risk,v 2,Proceedings of the European Safety and Reliability Conference 2006,ESREL 2006-Safety and Reliability for Managing Risk,2006,p 1511-1514
[52]Marti-Vargas.J.R and Abelaze,C.A.Transfer and development lengths of concentrically prestressed concrete.PCI Journal,v 51,n 5,September/October,2006,p 74-85
[2]徐有邻.钢绞线预应力传递性能的试验研究[J].土木工程学报,1999(3):26-29
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