鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵受力構(gòu)件，憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能與適配性，成為提升混凝土結(jié)構(gòu)性能、保障工程安全的核心材料，因此，采用偏斜拉伸試驗(yàn)評估鋼絞線在非軸向受力條件下的力學(xué)性能，驗(yàn)證鋼絞線服役可靠性也顯得尤為重要。

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鋼絞線偏斜拉伸試驗(yàn)是用5根直徑大于或等于12.5mm的鋼絞線試樣固定在與芯軸成20°的偏斜裝置上進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn)，從而來確定鋼絞線最大力的縮減系數(shù)。很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對于鋼絞線偏斜拉伸系數(shù)有明確要求，如GB/T 5224-2023《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》中規(guī)定，一般用途的鋼絞線其偏斜拉伸系數(shù)D應(yīng)為≤28%，用于斜拉索的鋼絞線其偏斜拉伸系數(shù)D應(yīng)為≤20%。

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試驗(yàn)方法

1.樣品準(zhǔn)備

若無特殊要求，試樣一般在成品包裝前在成品中截取，應(yīng)一次截取一根足夠長度的樣品以獲得至少12根試樣。每個(gè)試樣長度應(yīng)適合拉伸和夾持裝置。若樣品是成卷、成捆等形式的包裝產(chǎn)品時(shí)，截取試樣時(shí)應(yīng)防止試樣因發(fā)生塑性變形而可能改變其性能。如果對樣品有其他要求，則可進(jìn)行補(bǔ)充。

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2.試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)所采用偏斜拉伸試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有剛性機(jī)架，且包括一個(gè)固定的被動(dòng)錨固夾頭和帶測力裝置的活動(dòng)錨固夾頭，一個(gè)加載裝置和一個(gè)帶凹槽的具有規(guī)定尺寸的固定芯軸等裝置。試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)能夠滿足試驗(yàn)對試樣夾持長度、角度等方式的要求，所使用夾具應(yīng)能承受相關(guān)力值的要求。試驗(yàn)中夾片與錨環(huán)間應(yīng)該是扣緊的，且兩者間的位移量，及夾片帶齒部位的長度應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

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裝置的芯軸部位應(yīng)采用工具鋼制造，且其應(yīng)具有高韌性和高耐磨性能，其尺寸、表面硬度需滿足相關(guān)規(guī)定，固定方式應(yīng)為剛性固定不能有任何旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)。如果是新加工的芯軸，其凹槽表面粗糙度最大值為1.6μm，且應(yīng)按規(guī)定方法測量。

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試驗(yàn)加載設(shè)備應(yīng)有測力傳感器并定期校準(zhǔn)，其加載速度應(yīng)可調(diào)節(jié)，且加載速度、設(shè)備精度等均應(yīng)滿足要求。

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3.試驗(yàn)過程

試驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)清理芯軸凹槽表面，若鋼絞線試樣有輕微彎曲，則其曲率應(yīng)與偏斜方向一致。按要求將鋼絞線試樣裝置于試驗(yàn)機(jī)上，加載前安裝錨具過程中應(yīng)正確調(diào)整鋼絞線，以保證錨固效果，使加載期間鋼絞線與夾片之間不出現(xiàn)任何滑移。

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完成試樣安裝后，應(yīng)按符合試驗(yàn)要求的方式進(jìn)行加載，當(dāng)符合上升到預(yù)計(jì)破斷負(fù)荷的50%時(shí)，加載速度應(yīng)控制在30MPa/s～60MPa/s（若試驗(yàn)采用應(yīng)變控制，則應(yīng)變速度控制在15×10^-5s^-1～30×10^-5s^-1），并保持到試樣斷裂。

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試驗(yàn)中應(yīng)及時(shí)精確記錄有效試驗(yàn)的單根試樣破斷力，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算對應(yīng)的偏斜拉伸系數(shù)，最終計(jì)算得出偏斜拉伸系數(shù)平均值。當(dāng)鋼絞線的一根或多根鋼絲的斷裂處不在與芯軸接觸的位置時(shí)，則試驗(yàn)為無效試驗(yàn)。

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注意事項(xiàng)

在鋼絞線偏斜拉伸試驗(yàn)過程中，為獲得更為準(zhǔn)確科學(xué)的試驗(yàn)結(jié)果，有些注意事項(xiàng)需知曉。這些注意事項(xiàng)貫穿試驗(yàn)全流程，從試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作到試驗(yàn)中的操作細(xì)節(jié)，再到試驗(yàn)后的結(jié)果處理，每一個(gè)環(huán)節(jié)的把控都直接影響最終數(shù)據(jù)的可靠性，具體包括以下幾方面：

• 需嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取試樣，確保試樣長度、直徑等參數(shù)符合試驗(yàn)要求，避免因試樣尺寸不規(guī)范導(dǎo)致受力不均。

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• 雖然建議至少準(zhǔn)備10根試樣用于偏斜拉伸試驗(yàn)，但鋼絞線的偏斜系數(shù)是由5個(gè)有效的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算而來，這是由于考慮到有無效試驗(yàn)的情況，可能會導(dǎo)致無法得到最終試驗(yàn)結(jié)果。

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• 偏斜拉伸試驗(yàn)前，在鋼絞線樣品兩端截取的兩根試樣應(yīng)按照要求進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn)，以確定鋼絞線的最大力平均值。

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• 試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度會對鋼絞線的力學(xué)性能產(chǎn)生一定影響，尤其是在高溫或高濕環(huán)境下，鋼絞線可能出現(xiàn)力學(xué)性能波動(dòng)。因此，試驗(yàn)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行，若環(huán)境條件超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，需在試驗(yàn)報(bào)告中注明，并分析環(huán)境因素可能對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響。

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• 加載速率是影響鋼絞線偏斜拉伸試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一，過快或過慢的加載速率都可能導(dǎo)致測得的鋼絞線強(qiáng)度值不準(zhǔn)確，因此需嚴(yán)格按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加載速率進(jìn)行加載。

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結(jié)語

鋼絞線偏斜拉伸試驗(yàn)絕非單純的材料性能檢測，而是銜接鋼絞線材料特性與混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際服役需求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它真實(shí)模擬了鋼絞線在工程中可能面臨的非軸向受力場景，所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，也能為工程施工提供關(guān)鍵參考。為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠真實(shí)、可靠地反映鋼絞線的實(shí)際性能，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行真實(shí)試驗(yàn)，以使試驗(yàn)數(shù)據(jù)真正成為支撐混凝土結(jié)構(gòu)安全的科學(xué)依據(jù)，為鋼絞線在工程中的合理應(yīng)用、結(jié)構(gòu)性能的精準(zhǔn)保障筑牢基礎(chǔ)。