超低温环境下钢绞线线膨胀系数与应力松弛试验研究

摘要

为了解预应力混凝土结构中预应力钢绞线在低温及超低温环境下可能引起预应力变化的材料性质，为处于低温及超低温环境下预应力混凝土结构的预应力损失计算提供参考，本文对工程常用的低松弛钢绞线(1860MPa级，公称直径15.2mm)的低温线膨胀系数以及低温应力松弛性能进行了试验研究。本文使用自主研发的降温、保温，加载及测量系统，测量了钢绞线在不同初始应力下，长度随温度（室温至-165℃）的变化，得到不同低温温度下钢绞线的瞬间线膨胀系数以及不同低温温度区间钢绞线的平均线膨胀系数;并对钢绞线在不同温度点（常温、-40℃、-100℃、-165℃）以及不同初始应力条件下的应力松弛性能进行了试验研究。
　　本文的主要工作包括:
　　1)自主设计、制作用于测定钢绞线线膨胀系数所需降温-保温装置，同时设计出一套试验方法，并测试其可靠性;设计并制作一套用于测试钢绞线在常温以及低温条件下应力松弛性能的试验装置，保证常温及低温应力松弛试验的进行;最终建立超低温下测量钢绞线线膨胀系数以及应力松弛的标准试验流程。
　　2)测定钢绞线在不同初始应力条件下，不同温度点时的瞬间线膨胀系数以及不同温度区段的平均线膨胀系数。
　　3)研究钢绞线在不同初始应力条件下，温度（主要是低温）对其应力松弛性能的影响。
　　根据试验结果，得到以下结论:
　　1)自主设计制作的试验装置以及试验方法稳定可靠。
　　2)钢绞线瞬间线膨胀系数αt随着初始应力的增大而增大，随着温度的降低而减小。
　　3)钢绞线平均线膨胀系数αm随着初始应力的增大而增大，随着温度的降低而减小;
　　4)低温条件下，10h松弛结果拟合曲线与100h松弛结果拟合曲线相差不大，可以用10h松弛结果推算1000h松弛率。
　　5)在相同初始应力条件下，钢绞线应力松弛随着温度的降低而减小。
　　6)在相同低温条件下，钢绞线应力松弛随着初始应力的增加而增加。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 固体材料热膨胀及其机理

1．3 金属应力松弛及其机理

1．4 国内外研究现状

1．4．1 超低温条件下钢绞线线膨胀系数研究现状

1．4．2 超低温条件下钢绞线应力松弛研究现状

1．4．3 主要结论

1．4．4 存在的主要问题

1．5 本文研究的主要内容

1．5．1 试验设备的设计与制作

1．5．2 试验设备与试验方法的检测

1．5．3 钢绞线低温及超低温下线膨胀系数测定试验

1．5．4 钢绞线低温及超低温下应力松弛试验

第二章 试验准备

2．1 试件设计

2．1．1 钢绞线线膨胀系数测定试验

2．1．2 钢绞线应力松弛试验

2．2 降温-保温设备

2．3 试验加载设备

2．4 试验测量设备

2．4．1 变形测量设备

2．4．2 力测量设备

2．4．3 温度测量设备

2．5 试验方法的确定

2．5．1 钢绞线线膨胀系数测定试验

2．5．2 钢绞线应力松弛试验

2．6 试验设备及试验方法的检验

2．6．1 钢绞线线膨胀系数测定试验

2．6．2 钢绞线应力松弛试验

第三章 超低温环境下钢绞线线膨胀系数测定试验

3．1 试件设计

3．2 未施加初始应力钢绞线线膨胀系数测定

3．2．1 试验过程

3．2．2 试验现象

3．2．3 试验结果与分析

3．3 施加初始应力钢绞线线膨胀系数测定

3．3．1 试验过程

3．3．2 试验现象

3．3．3 试验结果与分析

3．4 试验结果汇总

3．4．1 钢绞线瞬间线膨胀系数

3．4．2 钢绞线平均线膨胀系数

3．5 本章小结

第四章 超低温环境下钢绞线应力松弛试验

4．1 试件设计

4．2 钢绞线常温应力松弛试验

4．2．1 试验过程

4．2．2 试验现象

4．2．3 试验结果与分析

4．3 钢绞线低温应力松弛试验

4．3．1 试验过程

4．3．2 试验现象

4．3．3 试验结果与分析

4．4 试验结果汇总

4．4．1 温度对钢绞线应力松弛的影响

4．4．2 初始应力对钢绞线应力松弛的影响

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢