预应力钢绞线硬度与锚具夹片的匹配建议
（中国建筑科学研究院，北京100013） 冯大斌，襄殖，朱莹
[摘要]预应力钢绞线的材质硬度，在中外钢统线产品标准及预应力结构设计施工规范中都设有规定.事实上它 与错具夹片的硬度必须恰当匹配，夹片的人作用才得以实现，近来发现个别工程中夹片对钢绞线的咬合欠佳.引起键具标准修订组的关注，为此，经调查检验，发现目前生产的例俊线硬度偏高，判断这是铺固不稳定的主要因素.针对统线和具夹片硬度两方面都提出建议，供预应力行业各有关方面注意.
[关键词]预应力附纹线：硬度：销具夹片：匹配
[中图分类号]TU511.32[文戴标识码】A
[文章编号】1002-8498（2010）08-0167-03
Suggestion on Hardness Matching of Prestressed Steel Strand and Anchorage Clamp Plate
Feng Dabin Pei Xiao Zhu Ying( Chino Academy ef Bailding Remrch Brjing 100013 China)
Abstract;There is no regulation for prestressed steel strand hardness in Chinese and abroad produetstandard for steel strand and construction code of pretresaed structures which must match with the hardness of anchorage clamp plate to plete funetion. Recently because of higher steel strandhardness clamp plate occlusion has poor effet which is considered to be the main cause for instabilitye pe p ras pad jo u s uo sls an y al joclamp plate to be paid more aftention for prestressed works.
Key words: prestressed steel strand; hardness; anchorage clamp plate; matching
分，二者共同工作，各自的技术性能指标都应合格且互拉锚固出现不稳定现象.为此，修订组希望各锚具生相匹配.反映到预应力第-锚具组装件试验或预应力产企业自行检查本单位的锚具夹片管控事宜，也希望钢绞线的生产金业和使用单位对钢绞线的各项技术性
结构张拉施工时是否顺利，对二者都要进行分析.
错具的生产控制和产品进场验收，除了外观和尺能指标予以关注.“硬度检验按产品零件设计图样规定的硬度值进行检验.“设有提出对钢绞线等预应力筋硬度的匹配要求. 对钢绞线的质量控制，除了尺寸外，强度、延伸率和松抛率都很关键，硬度也应特别关注.
寸检验外，硬度检验是关键项目.相关标准的规定是1朝绞线样品概况
度检测.测试仪器为日产FM-700型数字显微镜硬度 计.钢丝试件是用金相切割机将钢丝切出一小段，把它银嵌成试样：销丝截面要经相府、精磨和抛光，使其有测点都分布在$5mm钢丝横截面上，第1测点距边 达到金相分析的标准.全部操作都是按标准进行.所缘0.03mm，其后第8-10号测点的间距均为0.05mm，拾半径方向向中心分布：有10根例丝测定了截画中心
2003设有对产品的硬度进行规定.（预应力筋用猫具 国家标准（预应力混凝土用钢绞线）CB/T5224-夹具和连接器）GB/T14370-2000对预应力筋的硬度设有提出要求.欧美等国的相关标准亦未见硬度限制.事实上，储具夹片硬度和钢绞线硬度是一对板为重要 的技术性能指标，它们必须有合适的匹配，不然会使张拉因作业产生严重问题.
近来，国家标准GB/T14370-2007的修订组发现国
万方数据
其中. HRC硬度值列人表1，仅将HRA及HV的平均值附列
点的硬度值.该仅器的主示值为维氏硬度（HV），它同 时自行换算出格氏硬度值HRA及HRC.本文将络氏
表1钢绞线显微镜硬度检测值（HRC）
Table 1Deteetiee values of steel strand hardnes by mlcroscopt
3号样品测点序号 丝表由柜 离/mm 1号 2号 1号样品 AE 4号 1 2号样品 24 1年 4号1 0. 030 51.28 丝 51.86 钢丝 51.52 铜丝 51. 86 52.25 52.64 铜丝 52. 65 52.24 51.66 51.272 3 0.080 0.130 51.47 50.11 49.73 51.09 50.89 50.30 50.69 51.85 51.56 53.05 53.05 52.64 52.64 52.65 51.85 53.05 53.05 52.44 52.854 5 0. 180 0.230 50.11 51.09 50.50 51.09 50.50 50.31 50.70 50.30 51.28 50.31 52.64 51.66 51.28 51. 47 51.66 51.85 52. 44 51.09 51.28 52.056 7 0.280 0. 330 51.09 51.09 50.11 50.50 50.31 50. 11 50.50 51. 09 50.11 50.59 51.44 52.85 51.28 50. 70 51.85 50.89 52.05 52.44 52.25 52.058 0. 380 51.28 50.90 50.50 50.70 51.09 50.89 51.85 49.92 51.28 51.47 51.8510 9 0.480 0. 430 " - " - 51.09 51.28 52.08 49.92 50. 50 52.85 51.09 51.47 50.89 50.31 51.28中心 HRC平均值 2.500 96° 50.60 " 50.65 50.77 " 51.09 52.35 51.30 51.82 - 51.96 51.74HBA平均值 HY平均值 527.59 76.27 522 12 76.12 522.89 76.16 524. 33 76. 19 529.84 76.32 548.62 76.35 76.45 533.08 541. 15 76.63 543.39 76.74 76.60 539.96到点 丝表面柜 合1 2号 4号样站 4号 s 9 7号 1 3号 5号样品 44 5号 6号 7年序号 高/m 0.030 50.70 50.30 50.31 50. 70 50.50 51.09 49.54 49 73 49 73 48.41 钢丝 48.03 钢丝 49.17 49.36 48.992 1 0.060 51. 85 50.11 51.28 51. 66 52.05 50.11 51.09 49.92 50.89 49.92 49.54 49.92 50. 11 50.69 49.73 49.543 4 0.180 0.130 51.28 51. 85 50.31 50. 11 51.66 51.28 51. 09 50. 70 52.65 51.47 51.66 51.28 'OS 50.50 49.73 49.73 49 92 50.30 50.11 49.35 48.99 49.92 6905 51.09 50.30 48.605 6 0.230 0.280 51.28 49.92 50.31 49.34 51.09 50.89 49.92 51. 09 51.66 52.44 51.66 51.09 49.36 49 73 48.79 49.36 49.73 50.70 50.31 50.30 49.92 49.73 66‘ 48.99 49.36 48.41 48.997 8 0.330 0.380 50. 50 50.70 49.54 50.11 51.09 50.89 49.73 51. 09 51.85 52.05 50 70 50.11 49.36 49.92 49.73 50 50 50.89 49 36 50.50 49.73 49.17 49. 17 50.50 48.60 50.30 51.09 48.79 49.369 10 0.430 0 480 51.47 49 92 50.11 50.11 49.73 49.73 49.73 50.50 50.50 52.25 50.70 49.92 49.92 49.54 41.79 49.36 50.70 51.09 49.54 49.73 50.11 49.54 66‘ CL6 49.92 49.54 47.83 49.36中心 HRC平均值 2. 500 50.95 50.04 " 50.80 " 50. 62 51. 74 " 50.83 49.93 49.56 50.33 - 49.79 49 41 49.55 - 50.00 - 49.02 -HRA平均售 HV平均镇 527.45 76. 25 513.84 75.89 525.05 76. 19 522.39 76.12 539.96 76.59 525.65 76.21 511.90 75. 79 506. 50518.00 75.59 73.99 75.73 75.50 506. 26513.12498.49 75.56 75.81 75.25测点 6号种品 7号样品 510.00 504. 30 8号样品序号 丝表面距 离/un 每1 钢 台1 2号 E 4号 钢 1号 3号 4号1 2 0.080 0.030 47 83 50.30 50.50 50 89 50.11 48. 60 48.21 48.79 46.27 46.46 52.24 52.44 51.66 52.64 48.60 50.89 49.17 49.92 49.54 51.283 4 0.130 0.180 50.70 50.11 51.28 49.92 47.83 51.09 47.23 1°6 49 17 47.23 52.85 52.65 51.28 51.28 51.66 51.09 51.66 49.92 51.66 48.795 6 0.230 0. 280 50.50 50.11 50.70 50.11 49. 73 49. 73 50.30 49.73 46.84 47.63 52.44 53. 44 51.47 50.89 51.28 51.66 50.50 50.50 50.10 50.707 0.380 0.330 49.54 49.73 50.11 49.73 49.73 49.73 52.85 53.44 51.66 51.28 51.28 50.30 50. 118 9 0.430 49.36 50.70 49 36 51.09 49.92 49.92 48.99 49.92 47.23 53.05 50.89 50.50 51.09 50.50 50.30 49.73 50.28中心 10 0.480 2. 500 50.59 50. 11 50.11 49.92 48. 60 " 48.79 48.20 " 53.05 50.50 48.60 51.82 49.17HRA平均值 HRC平均值 49.98 75.82 50.33 76. 00 75.59 49.56 49.09 47.85 74.61 71.15 52.85 51.36 76.43 50.67 76.08 50.46 76.04 75.88 50.18HV平均值 512.81 517.94 506.67 499. 67 482. 70 557.61 533. 74 522. 97 520.10 515.59
样品为15.24mm），标准抗拉强度均为1860MPa，样品应不同的体系、满足不同的用途.还设有一种标准的 夹片能够适应体系的用途，但是大多数夹片都有共同的特征."一副典型的夹片形角为5°-7°.长碳铜（AISI 12-L14或11-L17）或合金钢（AISI 86-L20）， 度至少为钢绞线直径的2.5倍.制造夹片的材料是低这两类材料能够调足表面渗碳硬化，由同时保持芯部韧性良好的要求.加工完成后的夹片，在硬层1/3深 度处测量的硬度（或等效硬度）至少应达到HRC58，有效硬层探度至少为0.20mm，同时保持夹片芯部韧性低于HRC46."
来源不同，有一定的代表性.
2对试验结果的分析
2.1钢丝表面与截面中部的硬度基本一致
预应力籍铺周时，如果钢绞线的表面硬度偏高，夹片能齿彩牙尖就不容易咬人钢绞线，这会影响错固的稳定性.为了明确情况，应准确知道钢绞线硬度偏高的现象.究竞是表面硬度偏高或是整个截面硬度偏 高，这有助于降低钢绞线硬度时采取不同措施.
依据夹片咬人钢绞线的深度，将钢丝表面下0.20mm的深度范围称为”表面”（无相关规定）.按表 1中第1-4号测点都可算作“表面硬度值”，第5-10号及中心点都算作在芯部截面.统观34根铜丝试件，“表面”与”芯部”的硬度测定值都没有明显差别.
我国生产夹片的材料是很好的合金钢，非常适合碳駕共渗的表面硬化工艺，根容易达到PTI所指的HRC58的硬度，同时还能保持芯部硬度不高于 HRC46.将表面硬度下限定为HRC58是可以的，难点在于保证都稳定在这一硬度之上.在工程应用中低于不等于零，只能寄希塑于硬度差不要太小.夹片牙费 HRC58的夹片遇到高于HRC53的钢绞线，这一儿率并硬度高于HRC64时，出于脆性增加，也不是最佳状态，我国夹片钢材中的合金元素增加了强度、降低了脆性.夹片硬层取用0.30-0.35mm（不含过疫层）时，已证 明错周效果很稳定.从金属材料学的角度来看，日前我国夹片的选材与工艺是非常适合大规模生产的.
2.2钢纹线的硬度分布
将表1中34根铜丝HRC平均值按每0.5划分区间，以此统计其出现的频率，将结果列于表2.
表2钢绞线的钢丝硬度分布
Table 2 Steel wire hardness distribution of steel strandHBC 核数 3平均硬度50-30.5-51-51.5-52-52.5- ESSSZSST5ISSOSH根数59341 1
3关于钢绞线产品硬度及修订标准的意见
表1已显示我国当前钢绞线的硬度范图可周定为HRC49-HRC52，分布曲线峰值HRC50.5-HRC51.这项数值比儿年前公认的HRC45要高出5-6.我国 生产1470MPa级钢绞线时，公认硬度为HRC42：生产1570-1670MPa级时，钢较线公认硬度约为HRC45；产设备的技术水平比以往提高许多，如能将硬度略降 目前产品级别为1860MPs，硬度肯定要提高，但现在生1-2.则对预应力工程施工会很有好处，如果钢绞线不但对中国是项开创性的内容，甚至在国际同类标准 产品的国家标准在下次修订时能够对硬度给子关注，中也是首先增加的内容.据悉外国销绞线产品已在柔韧性方面展开党争.
从表2可知，在34根钢线实润硬度中，HRC49-HRC52的占91%，峰值在HRC50.5-HRC51.此项数 据虽然不算很多，但是示了钢绞线的现状，可以作为我国各错具生产企业确定夹片硬度的依据.
2.3错具爽片的适宜硬度
夹持的铜较线硬度高8-10（以HRC计）时，在预应力 根据中国建筑科学研究院的经验，夹片硬度比所张拉施工时能顾利储固.据此，按本文钢绞线硬度最高值设定为HRCS2时，夹片硬度应确定为HRC60- HRC62：工厂热处理时控制硬度范围可稍加放宽，建议选定HRC58~HRC64.
两年生产供应的1860MPa级钢较线，很多都超过了 从国家建筑工楼质量监督检验中心获知，我国近1960MPs，按铺具国家标准CB/T14370-2007的规定，具的试验.所以工程建设单位也不要采购实际强度超 这种强度超过一级的钢绞线不得用于1860MPa级铺过1960MPa的销较线用于按1860MPa级设计的工程结构.国内外建筑、桥梁、铁路各领城的结构设计规范 规定的钢纹线最高强度级别都是1860MPa低松他级，这个级别完全能满足结构的使用要求，没有必要再
事实上，工厂大量生产的夹片，其硬度值可能符合正态分布曲线.出厂检验均为拍子样检验，理论上讲 会有损少数检验值超标的夹片出厂.生产厂如何提高保证率是极为重要的，必须在材料质量控制、选择高技术设备、采用先进加工工艺和检验方法4个方面做全 面努力.
美国PTI《后张预应力体系的验收标准）中，对夹片的制造有较详细的说明，可和我国夹片进行对比：
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万方数据
提出张控成型控制方式的选取建议.
参考文联：
[1]赵基达，普教恒，张说拱结构的结构分析与其静力性能研充Zhac Iida Zeng Yiheng. Soueten aelyin and woly n wait [A]//第十二届空网结构学术会圾论文集[C].北京，2008.Katisnal Casferenee ee Spatial Stuetares[ C ]. Beijng 2008. pefemre fer arch string etee [ A]/Sympium ef 12h(in Chinese)
图3张然柔胎架强拉示意Fig. 3 Simplified display of tension jfg
跨中设置观测点以确定 结构上升位移，观测仅器通常为水准仅.此时位移量测精度由仅器精度 确定.
[2]任大缓，富林，高承勇，等，上海维东园际机场（一期工程） 航站楼钢结构研充设计[J）.建筑结构学提，1999 20（2）.Wang Dai Zhg Fulis Gao Chengng et al. Reerch and ign of eel see ef Shngai Pdng Inil AirptTemsil (fint phe ef te penjet) [ I). Joml af BulingStuetsres 1999 20(2) . (in Chinese)
2.3张拉成型控制方式选取建议
图4张弦骤差向位 移-张拉力曲线Flg.4 Curve betweenvertical displacement snd tension feree of BSS
[3]范峰，支旭东，沈世例，昌北江省国际会议会展体育中心主馆大跨销结构设计[A]//第十届空间络构学术会议论文案 [C]-北京 2002.
型控制方式均有一定误 实际工程中，每种成差，施工时误差越小越理想.张拉控制方式应综
Fan Feng Zhi Xadng Shee Shibeo. Renh ef lng-apan中o1 p wnduig//[ v ] Rupq u g p teel strcteme of Heilsnginng Intematioeal Cenfemnee EzhbtienNniel Cafe n Spiad Sua[ C]. Bijag 200. (ia Chinese)
合考虑张弦梁结构的等代张拉刚度、张拉力大小以及结构位移的大小，根据张拉力与结构竖向位移的相对梁张拉控制方式选取原则归纳如下. 敏感程度选取.根据以上分析并结合工程经验，张弦
（4]卫东，王本利，刘季康，等，全国家业质览端中西广场授厅张Wei Dong Wang Zhigeng Lie Jikng et al. Desigs end alyis 蓝相聚层整设计[J]-建筑结构，2006 36（6）.of pestreed tns string mof struetare in the eshibiien hall en mil-vret sqare fer Chiaa lntemartiosal Agiculuoe EahbiceCeser [J]. Buiding Stmetee 2006 36(6) . (im Chisee)
1）小跨度的张弦梁（10-30m）
小跨度张弦梁上弦一般为实腹式钢梁.当跨度较小时（10~20m）.结构等代张拉刚度较大，但因府度 小，结构最大张拉力小，最大位移小，此时结构对力更敏感，张拉时宜以力控制为主，并应选用最程合适的千斤顶：当结构跨度较大时（20-30m）.结构等代张拉刚 度较小，虽然张拉力较小，但位移较大（一般>30mm），此时结构对位移更敏感，宜以变形控制为主.
[5]JC/T5028-1993张应力用压千斤顶[S].北京：中国建筑工 业出取社，1994.
JG/T 5028-199 8ydulie jack Ior pmtring[5]. Bejng: Chins Aschiteeture & Bulding Prere 1994 ( in Chinrse)
（上接第169页）
2）中等商度张弦梁（30-60m）
追求更高的强度.
结构等代张拉刚度一般很小，显然张控力较小，但张拉 对中等跨度的张梁，当上弦采用实腹式钢梁时，上升位移较大（一般>60mn），宜以变形控制为主.当上弦为格构式拱架时，结构等代张拉刚度很大，当结构 上升位移较大时（>40mm）宜以变形控制为主，其余以张控力控制为主.
从施工方面来说，钢纹线的易用性很重要.影响易用性的因素有：开盘后的平直度、硬度、直径大小、锡割增别丝解扭性和盘绕方式.中外标准都开始强调 “绕销钉试验”（或称“偏转试验”）.易用性好的钢绽线一定有良好的柔韧性，这种钢绞线的硬度不会太高、会有良好的”抗切口断裂”能力和财疲劳的优良性能. 直径不会太大、延伸率远比标准规定的3.5%要大，它
3）大跨度张弦梁（>60m）
大，虽然结构的等代张拉期度很大，但因结构跨度大， 大跨度张弦票上弦一般为格构式拱架，张控力很结构的上升位移更大，宜以变形控制为主.
美国标准ASTMA416规定1860MPa（270级）例5224-2003标准的允许公差为-0.20~0.40mm.但夹 绞线的直径允许公差为-0.15-0.65mm，中国CB/T片式错具要求钢绞线的允许公差≤0.20mm.国外的钢纹线实物直径偏差常为0-0.10mm，我网标准可考虚将允许公差进一步缩小，使钢绞线与错具的尺寸医 配更良好.
3结语
本文通过对张弦觉张检过程的理论分析，提出等代张控刚度的概念，并结合典型工程实例对等代张拉刚度进行分析讨论.最后利用等代张拉刚度，对张拉成型控制方式的选取进行了有益探讨，并结合工程实
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