朱清偉

（山西省公路局 晉城分局試驗室，山西 晉城 048026）

1 新舊試驗方法操作對比

1.1 GB/T10120—1996《金屬應(yīng)力松弛試驗方法》（以下簡稱舊標(biāo)準(zhǔn)）

舊標(biāo)準(zhǔn)方法描述如下：試驗溫度為20±2℃，試樣應(yīng)置于試驗環(huán)境中足夠的時間，確認達到溫度平衡后施加初始試驗力；初始試驗力為鋼絞線公稱最大力的60%、70%或80%；在3～5 min內(nèi)均勻地施加全部初始試驗力；在加力過程中不應(yīng)超過初始試驗力；初始試驗力保持時間為1 min；松弛率按式R(%)=（F0-Fr）/F0×100進行計算；可以采用試驗數(shù)據(jù)的線性回歸方法對試驗數(shù)據(jù)進行推算，推算1000 h的應(yīng)力松弛性能時，建議最短試驗時間不少于100 h。

1.2 GB/T5224—2014《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》

鋼絞線松弛試驗按照GB/T21839—2008《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材試驗方法》（以下簡稱新標(biāo)準(zhǔn)）進行，方法描述如下：試驗溫度為20±2℃；在試驗前，試樣應(yīng)至少在松弛試驗室內(nèi)放置24 h；在整個試驗過程中，力的施加應(yīng)平穩(wěn)，前20%F0可按需要加載。從20%F0～80%F0應(yīng)連續(xù)加載或者分為3個或多個均勻階段，或以均勻的速率加載，并在6 min內(nèi)完成。當(dāng)達到80%F0后，80%F0～100%F0的過程應(yīng)連續(xù)加載，并在2 min內(nèi)完成；當(dāng)達到初始載荷F0時，力值應(yīng)在2 min內(nèi)保持恒定，2 min后，應(yīng)立即建立并記錄t0；初始試驗力要求如無特殊要求只進行初始力為70%實際最大力Fmax的松弛試驗；在加力過程中不應(yīng)超過初始試驗力（初始試驗力小于等于1000 kN）的±1%；試驗時間不少于120 h；外推1000 h 的公式為：logρ=Alogt+B。

由上述方法可知：a）加載時間由原來的3～5 min，變?yōu)閺?0%理論初始載荷到100%理論初始載荷，分段進行，每段2 min，8 min完成，可見對加載過程的勻速加載更加重視，而在舊標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在3～5 min內(nèi)均勻地施加全部初始試驗力，其實按照舊標(biāo)準(zhǔn)試驗時在施加初始載荷時并不能保證均勻，而是在開始的1～2 min內(nèi)荷載增長快，逐漸趨于平緩，而利用新標(biāo)準(zhǔn)進行分段均勻加載是保證后續(xù)松弛試驗過程的客觀性和試驗結(jié)果可比對的重要基礎(chǔ)。

b）新標(biāo)準(zhǔn)的持荷時間由原來的1 min提高到了2 min，持荷時間內(nèi)，正是錨具跟進后蠕變發(fā)展的過程，持荷時間過短，會使得錨具跟進變化被看做鋼絞線松弛變化，持荷2 min，錨具跟進變化的大部分已經(jīng)完成，對后續(xù)鋼絞線松弛試驗的影響明顯減小。

c）在舊標(biāo)準(zhǔn)中加力過程不應(yīng)超過初始試驗力，不好進行控制，因為在持荷過程中是通過變頻器或伺服電機來進行控制。而新標(biāo)準(zhǔn)中正是解決了這一不合理的規(guī)定，在加力過程中不應(yīng)超過初始試驗力（初始試驗力小于等于1000 kN）的±1%，這樣更加合理和真實地記錄了初始試驗力。

d）初始載荷由原來的公稱最大拉力的70%，變?yōu)閷嶋H最大拉力的70%，試驗初始載荷有所提高，對于鋼絞線松弛特性優(yōu)劣（依松弛率）判斷更加客觀，從另一方面講，對實驗載荷條件提出了更加嚴格的要求。

2 新標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果的合理性判斷

a）新標(biāo)準(zhǔn)最為重大的變化是，將描述鋼絞線松弛過程的曲線坐標(biāo)由原來的“力值-時間對數(shù)”，變?yōu)椤八沙诼蕦?shù)-時間對數(shù)”坐標(biāo)，其線性回歸處理在“松弛率對數(shù)-時間對數(shù)”坐標(biāo)系里，大量試驗證明其線性關(guān)系反應(yīng)在試驗開始后的約2 h，采用新標(biāo)準(zhǔn)的“松弛率對數(shù)-時間對數(shù)”坐標(biāo)進行處理數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)約2 h前的數(shù)據(jù)并不成線性關(guān)系，可以理解為2 h前，鋼絞線松弛以及錨具跟進變化等各項原因造成了在新坐標(biāo)系中的曲線不為直線，直到2 h左右以后，依此段到120 h的試驗數(shù)據(jù)進行直線線性回歸，進一步外推1000 h，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果更加接近真正1000 h試驗的結(jié)果（此處可采取線性回歸相關(guān)系數(shù)指標(biāo)，進一步通過統(tǒng)計原理確認雙對數(shù)坐標(biāo)曲線擬合結(jié)論準(zhǔn)確），本試驗室使用北京科瑞思創(chuàng)測控科技有限公司開發(fā)的預(yù)應(yīng)力鋼材的松弛試驗軟件采集1000 h，松弛結(jié)果見表1。

表1 1000 h鋼絞線松弛實測值

表2 數(shù)據(jù)推算列表

b）從表1中可以看出初始荷載為182.6 kN，1000 h荷載為180.4 kN，松弛率為1.205%。

c）表2中給出了采用不同的采集數(shù)據(jù)至120 h來推算1000 h松弛率。

d）在舊標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系里，利用回歸方程為：F=Alogt+B擬合120 h的松弛曲線推算1000 h的松弛率（F=-0.39635×logt+181.88511，松弛率為1.04269%）。

e）結(jié)論：（a）如果將2 h前的數(shù)據(jù)參與計算時，見表2，違背了新標(biāo)準(zhǔn)的線性回歸要求，且數(shù)據(jù)明顯與真實值偏離，同時可見約2 h以后的曲線直線特性十分突出，線性擬合后，擬合曲線與試驗曲線十分吻合，外推結(jié)果更加客觀可信。

（b）舊標(biāo)準(zhǔn)采用的外推公式及計算結(jié)果方法有可能會發(fā)生結(jié)果的誤判現(xiàn)象，這將給工程留下質(zhì)量隱患。

（c）舊標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)處理方式與方法已經(jīng)不適用，使用新標(biāo)準(zhǔn)時并不能簡單地修改加荷、持荷時間就認為滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，更主要的是必須更改數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來完成與新標(biāo)準(zhǔn)的對接。

3 新標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于應(yīng)變測量的認識

新標(biāo)準(zhǔn)對于試驗裝置反力結(jié)構(gòu)剛度有了清晰的描述，給出了反力結(jié)構(gòu)變形長度測量及曲線記錄要求，雖然此應(yīng)變變化可等同反映在鋼絞線試件上，但該測量引伸計不能采用常規(guī)機械式，機械式引伸計長時間測量其穩(wěn)定性不能保證，必須采用光學(xué)引伸計，以反力結(jié)構(gòu)總長度測量最為準(zhǔn)確反映應(yīng)變變化情況。

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼棒及鋼絞線的應(yīng)力松弛試驗是一項關(guān)乎建筑物安全的十分重要的試驗。其試驗方法也隨著技術(shù)進步以及標(biāo)準(zhǔn)更新，一步步完善，試驗數(shù)據(jù)及試驗結(jié)果更加準(zhǔn)確客觀。縱觀鋼絞線松弛試驗標(biāo)準(zhǔn)近20年的發(fā)展，試驗時間、加載時間、持荷時間的規(guī)定均有所變化，描述松弛過程的曲線坐標(biāo)從“力值-時間對數(shù)”，改變?yōu)椤八沙诼蕦?shù)-時間對數(shù)”坐標(biāo)，松弛過程的特征值同樣也發(fā)生了很大變化?？梢哉f松弛試驗從加載控制到試驗數(shù)據(jù)處理全面更新，按照新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗數(shù)據(jù)外推結(jié)果更加接近真實情況，有效減少誤判發(fā)生。

試驗時間由10 h，到100 h，再到120 h，直接增加了試驗數(shù)據(jù)積累總量，對于相同的外推1000 h松弛率而言，線性回歸直線更加仿真，外推結(jié)果的真實性在時間對數(shù)坐標(biāo)軸上可見10～100 h是成倍提高的，達到120 h則更加有所保證。