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四川温江混凝土切割锈蚀预应力筋的力学性能

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1.弹性模量

设Bea为锈蚀预应力筋的弹性模量Ee与未锈预应力筋弹性模量E。平均值的比值,称为预应力筋弹性模量相对值。图12-15(a)给出了锈蚀预应力筋弹性模量相对值一锈蚀率关系。从图中可以看出:随着锈蚀率的增加,钢绞线的弹性模量有降低趋势;但钢丝的弹性模量近似在某一个确定值附近上下波动,与前述锈后钢筋弹性模量统计趋势一致,即认为锈蚀对钢丝弹性模量无影响。钢绞线锈蚀以后,钢丝变细,拉伸过程中钢丝间相互挤压咬合作用降低,造成钢绞线整体刚度下降,所以弹性模量降低。

图12-15锈蚀预应力筋的力学性能

图12-15锈蚀预应力筋的力学性能

2.名义极限强度

定义锈蚀预应力筋名义极限强度为极限荷载与锈蚀前预应力筋的公称截面面积之比。锈蚀预应力筋名义极限强度相对值aomm为锈蚀预应力筋名义极限强度与未锈蚀预应力筋极限强度的比值,利用式(12-27)由ame可获得锈蚀预应力筋的极限强度foue:

Fom Frmu/Aa.F·Aaa·fm(12-27)

fm.=Ase Fu/AgAo·A1-7

式中Fu,Fvue——预应力筋锈蚀前后的极限荷载;Ao,A.。——预应力筋锈蚀前后截面积。

锈蚀后钢绞线和钢丝的名义极限强度相对值统计分析如图12-15(b)所示。从图12-15

(b)可以看出,随着锈蚀率的增加,预应力筋的名义极限强度降低。由试验现象知,预应力筋锈蚀率较大时表面锈坑现象明显,拉伸过程中容易在锈坑处突然断裂,所以锈蚀率较大时名义极限强度较离散。锈蚀率对钢绞线名义极限强度的影响比钢丝更大。由于所测锈蚀率为质量锈蚀率,而一般钢绞线的中丝锈蚀较少,即边丝实际锈蚀率大于整根钢绞线的平均锈蚀率,锈蚀钢绞线拉伸试验中会在锈蚀最严重的边丝断裂,所以钢绞线极限强度对锈蚀率更敏感。

3.极限应变

定义锈蚀预应力筋极限应变相对值Bo为锈蚀预应力筋的极限应变m与预应力筋锈蚀前极限应变Enu的比值。从锈蚀预应力筋荷载-变形曲线可以看出,锈蚀率超过0.08后荷载-

变形呈线弹性特征,因此,规定预应力筋临界锈蚀率为0.08。锈蚀率超过临界值后,预应力筋极限应变可通过极限强度与弹性模量的比值获得,所以仅统计锈蚀率在0.08以内的数据。图12-15(c)为锈蚀钢丝极限应变相对值Bc与锈蚀率的统计关系曲线,可以看出在临界锈蚀率内,极限应变相对值随锈蚀率近似按线性关系退化。实际应用中可近似认为锈蚀钢绞线极限应变变化规律同锈蚀钢丝。

4.锈蚀预应力筋的应力-应变关系

图12-16给出了拉伸试验中典型锈蚀预应力筋(钢绞线)和预应力钢丝的荷载-变形关系曲线。从图中可以看出,预应力筋的变形能力对锈蚀非常敏感,随着锈蚀率的增加,预应力筋的极限变形能力下降,强化段缩短直至消失。如前所述,随着锈蚀率的增加,钢绞线的弹性模量有降低趋势;当锈蚀率超过0.08时,锈蚀预应力筋在弹性状态下断裂,呈现弹性特征,且极限强度和极限应变近似按线性下降。基于上述试验现象,同济大学提出了如图12-17所示的锈蚀预应力筋应力-应变关系模型。

图12-16典型锈蚀预应力筋荷载一变形曲线


图12-16典型锈蚀预应力筋荷载一变形曲线

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