预应力混凝土结构常用的高强度钢丝

　　预应力钢材，高强度钢丝

　　预应力混凝土结构常用的高强度钢丝，又称碳素钢丝，是用含碳量为0.7%—1 .40-/0的碳素钢盘条加热至850-950℃，并经过铅浴淬火，然后酸洗冷拔而成。钢丝经过矫直回火处理后，可消除钢丝冷拔中产生的残余应力，提高钢丝的比例极限、屈服强度和弹性模量，并改善塑性，称为消除应力钢丝。因此，钢丝按交货状态分为冷拉钢丝及消除应力钢丝两种；为了提高钢丝与混凝土的粘结力，可将钢丝表面刻痕，所以钢丝按外形分为光面钢丝及刻痕钢丝两种；按松弛等级分为两级，即I级松弛和Ⅱ级松弛。预应力钢丝的代号分别为：

　　冷拉钢丝，消除应力钢丝，消除应力刻痕

　　我国国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T 5223-1995按光面钢丝、刻痕钢丝、消除应力钢丝、冷拉钢丝相应规定了其规格尺寸标准以及力学性能。

　　1.规格尺寸

　　光面钢丝的规格尺寸和允许偏差参考表2-1-1的规定。

　　刻痕钢丝中的两面刻痕钢丝、三面刻痕钢丝外形、尺寸和允许偏差可参考国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T 5223-1995附录A。

　　2.力学性能

　　消除应力钢丝的力学性能见表2-1-2。设计计算中，可取表2-1-2、表2-1-3、表2-1-4所列抗拉强度作为钢丝的标准强度R}，取各表注中的屈服强度'田。2值作为钢丝的设计强度Ryo应力松弛作为预应力材料一项重要指标应当引起注意。应力松弛是指钢筋受到一定的张拉力后，若其长度保持不变，则钢筋中的应力将会随时间的延长而降低的现象，又称徐变。应力松弛与时间、钢筋种类、初始应力以及温度因素有关。应力松弛初期发展快，受拉后的一小时内松弛量大，相当于lOOOh的15% N35%，24h内完成约50%以上，以后逐渐稳定；初始应力越高，其应力松弛越大；此外温度升高应力松弛也会增加。为了减少应力松弛损失，可采取超张拉和采用低松弛钢筋。

　　3.弹性模量

　　我国国家标准中规定高强钢丝的弹性模量为（205 + 10） GPa，并特别指出除非生产厂家另有说明外，一般均可采用该弹性模量，但是，弹性模量指标不作为厂家的交货条件。因此，设计计算中弹性模量可采用205GPa或参考规范取2.0 x 105MPa;在工程实施中，根据厂家提供的弹性模量或实测弹性模量进行复核计算较为妥当。

　　4.标准

　　桥梁设计所采用高强度钢丝应符合国家标准《预应力混凝土用钢丝》（ GB/T 5223-1995）的规定。同时，也可以根据用途的特殊性要求厂家定制，但其力学性能应符合国家标准相近级别及相同工艺条件的要求。由于冷拉钢丝作为预应力钢筋抗拉强度设计值的条件屈服点只有其抗拉强度的0.75倍，利用率较低，我国《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）（简称《桥涵施工规范》）r2，未将其纳入，因此设计时宜选择消除应力钢丝或刻痕钢丝作为预应力材料。冷拔低碳钢丝由于其抗拉强度较低，预应力混凝土连续梁基本不采用，本书未予介绍。

　　现行规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）（简称《桥涵设计规范》）[3l第2.2.1条附注所列钢丝产品标准已经有替代标准，因此设计时应采用替代标准，不宜采用该条文及表2.2.2-2、表而非按新标准生产。