本文選自國家級(jí)期刊《黑龍江交通科技》 ，《黑龍江交通科技》主管單位：黑龍江省交通廳主辦單位：黑龍江省交通科學(xué)研究所;黑龍江省交通科技情報(bào)總站;黑龍江省公路學(xué)會(huì)。國內(nèi)刊號(hào)為：CN23-1207/U，國際刊號(hào)為：ISSN1008-3383。周期：月刊�！逗邶埥�交通科技》期刊地位，《黑龍江交通科技》自1978年創(chuàng)刊以來，先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和生產(chǎn)施工工藝；技術(shù)改造、企業(yè)管理的新經(jīng)驗(yàn)、新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品、新設(shè)備、技術(shù)政策；交通工程論述，國內(nèi)外交通科技動(dòng)態(tài)論述等。為我省公路橋梁建設(shè)和交通運(yùn)輸生產(chǎn)服務(wù)，為加速實(shí)現(xiàn)我省交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化作出貢獻(xiàn)。本刊的指導(dǎo)的業(yè)務(wù)范圍是：先進(jìn)的公路修建和養(yǎng)護(hù)技術(shù)，汽車運(yùn)輸與修理技術(shù)，筑路養(yǎng)路和汽車裝卸機(jī)械研究成果，公路橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化檢測(cè)技術(shù)和建橋筑路材料試驗(yàn)新方法。
　　摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁是我國比較常見的一種結(jié)構(gòu)橋梁，預(yù)應(yīng)力可改變鋼筋混凝土構(gòu)件開裂早、變形大、高強(qiáng)度鋼筋無法使用的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于橋梁及大型承重的構(gòu)件中，因而預(yù)應(yīng)力混凝土表現(xiàn)為良好的使用性能，顯著的經(jīng)濟(jì)效果。而預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在使用過一段時(shí)間后，往往會(huì)出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失的情況，影響了橋梁的使用性能，因此研究預(yù)應(yīng)力的損失機(jī)理，減少其損失成為了保證橋梁使用壽命的途徑。本文歸納了混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預(yù)應(yīng)力損失的影響因素，對(duì)其估算方法進(jìn)行了說明，并對(duì)減少預(yù)應(yīng)力損失提出了建議。

　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu),橋梁,預(yù)應(yīng)力,損失,外荷載

　　一、預(yù)應(yīng)力損失概述

　　預(yù)應(yīng)力是在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載前，先對(duì)外荷載作用下的受拉區(qū)中的鋼筋開始施加壓實(shí)力，從而改善工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能。因此，所謂預(yù)應(yīng)力損失就是指在工程施工中使用預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的過程中，由于張拉工藝、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件所用的材料特性以及施工環(huán)境等各種影響因素的不良作用造成的預(yù)應(yīng)力下降的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁在運(yùn)營一段時(shí)間后容易出現(xiàn)較嚴(yán)重的病害，病害主要表現(xiàn)為箱梁混凝土開裂嚴(yán)重和跨中下?lián)�。從結(jié)構(gòu)受力和病害成因而言,這兩種病害與橋梁的預(yù)應(yīng)力損失都有著直接的關(guān)系。

　　二、混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預(yù)應(yīng)力損失的影響因素

　�。ㄒ唬�張拉端錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失

　　鋼筋張拉至控制應(yīng)力后，用錨具加以錨固。由于錨具本身的自鎖和自錨能力差，錨具發(fā)生變形，錘銷的強(qiáng)度小于預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度，使得拉緊的鋼筋回縮，從而引起預(yù)應(yīng)力損失。

　　（二）鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失

　　后張法張拉鋼筋時(shí)，鋼筋與混凝土孔道之間有摩擦力存在。這主要是預(yù)留孔道的偏差及其孔道壁表面粗糙引起的。在曲線階段，預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)孔道壁還產(chǎn)生垂直于孔壁的壓力。施工中預(yù)留孔道凸凹不平，偏離設(shè)計(jì)位置，從而增大了摩擦力。由于摩擦力的影響，從張拉端開始，每一截面上鋼筋的實(shí)際預(yù)拉應(yīng)力逐漸減小從而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。

　�。ㄈ�）鋼筋與臺(tái)座之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失

　　對(duì)于先張法構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力鋼筋在常溫下張拉并錨固在臺(tái)座上，為了縮短生產(chǎn)周期，澆筑混凝土后進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)的升溫階段，鋼筋因溫度升高而伸長(zhǎng)，因而鋼筋的部分彈性變形就轉(zhuǎn)化為溫度變形，鋼筋的拉緊程度就有所松弛，張拉應(yīng)力有所降低。同時(shí)由于臺(tái)座的強(qiáng)度和剛度不足，穩(wěn)定性較差，從而導(dǎo)致臺(tái)座發(fā)生變形，傾覆和滑移引起預(yù)應(yīng)力損失。

　　（四）鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失

　　鋼筋在持久不變的應(yīng)力作用下，會(huì)產(chǎn)生隨著持續(xù)加荷時(shí)間延長(zhǎng)而增加徐變變形。鋼筋在一定拉應(yīng)力的作用下，其長(zhǎng)度固定不變，則鋼筋中的應(yīng)力將隨時(shí)間延長(zhǎng)而降低。鋼筋的初拉應(yīng)力越高，應(yīng)力松弛越厲害；鋼筋松弛與時(shí)間有關(guān)，初期發(fā)展快，以后逐漸穩(wěn)定；鋼筋松弛與溫度有關(guān)，溫度高松弛量越大；同時(shí)鋼筋松弛量的大小與鋼筋的品質(zhì)有關(guān)。

　　鋼筋的強(qiáng)度不高，鋼筋的塑性較差，鋼筋表面粗糙程度不足。張拉控制應(yīng)力的取值，直接影響預(yù)應(yīng)力混凝土的使用效果。若張拉控制應(yīng)力取值過低，則預(yù)應(yīng)力鋼筋經(jīng)過幾種損失后對(duì)混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力過小，不能有效的提高預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂度和剛度。

　�。ㄎ澹┗炷�土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失

　　混凝土的強(qiáng)度不高，預(yù)壓力大于混凝土抗壓應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土被壓碎。同時(shí)混凝土粗骨料的粒徑大小不當(dāng)和混凝土自身具有收縮徐變的特性，在混凝土的收縮徐變過大時(shí)，引起預(yù)應(yīng)力損失。而混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫度差再次引起預(yù)應(yīng)力的損失。

　�。�六）鋼筋（螺旋鋼絲）擠壓混凝土引起的預(yù)應(yīng)力損失

　　先張法構(gòu)件的筋束張拉，與對(duì)混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力，是先后完全分開的兩個(gè)工序，當(dāng)筋束被放松，對(duì)混凝土預(yù)加壓力時(shí)，混凝土所產(chǎn)生的全部彈性壓縮應(yīng)變，將引起筋束的預(yù)應(yīng)力損失。

　　環(huán)形結(jié)構(gòu)的混凝土被螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋箍緊，混凝土鋼絲的擠壓會(huì)發(fā)生壓陷，使得鋼絲回縮，引起預(yù)應(yīng)力損失。損失的大小同構(gòu)件的直徑有關(guān)，構(gòu)件的直徑越小，壓陷變形的影響越大，預(yù)應(yīng)力的損失也就越大。

　　三、混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預(yù)應(yīng)力損失估算方法

　　預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要事先根據(jù)承受外荷載的情況，估計(jì)其預(yù)加應(yīng)力的大小。設(shè)計(jì)中所需的鋼筋預(yù)應(yīng)力值，應(yīng)是扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失后，鋼筋中實(shí)際存余的預(yù)應(yīng)力（即有效應(yīng)力σy）值。設(shè)鋼筋初始張拉的預(yù)應(yīng)力（一般稱為張拉控制應(yīng)力）記作σk，相應(yīng)的應(yīng)力損失值為σs，那么有：

　　σy=σk-σs

　　由此看出：要確定張拉控制應(yīng)力σk，除需要根據(jù)承受外荷載的情況事先估計(jì)有效預(yù)應(yīng)力σy外，關(guān)鍵是要估算出預(yù)應(yīng)力損失值σs。

　　四、減少預(yù)應(yīng)力損失的措施

　�。ㄒ唬╁^具的選擇

　　在預(yù)埋預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉端錨墊板及喇叭鋼筋,應(yīng)考慮張拉端千斤頂位置有可能張拉施工，特別是對(duì)因建筑需要張拉端構(gòu)件為斜面時(shí)尤為重要，避免增加墊片，并提高錨具的強(qiáng)度和剛度,同時(shí)選擇強(qiáng)度高，剛度大，穩(wěn)定性好，長(zhǎng)度較長(zhǎng)的臺(tái)座，從而減小臺(tái)座發(fā)生變形，滑移和傾覆。使用自身和自錨能力均好的夾具，同時(shí)應(yīng)使錐銷的強(qiáng)度大于預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度

　　（二）減小鋼筋與臺(tái)座間的溫差

　　為了減小鋼筋與臺(tái)座間的溫差而引起的預(yù)應(yīng)力損失，可采用二階段升溫法養(yǎng)護(hù)，即先用較低的溫度養(yǎng)護(hù)，再開始進(jìn)入高溫養(yǎng)護(hù)，這樣第二階段的應(yīng)力損失很小，可以忽略不計(jì)。也可以采用在鋼模上張拉鋼筋，將鋼模和構(gòu)件一起加熱養(yǎng)護(hù)，也可以達(dá)到減少預(yù)應(yīng)力損失的目的。

　�。ㄈ�）預(yù)應(yīng)力鋼筋的選擇

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋在持久不變的應(yīng)力作用下，會(huì)產(chǎn)生隨持續(xù)加荷時(shí)間延長(zhǎng)而增加的蠕變。如果把預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉到一定數(shù)值以后，將其長(zhǎng)度固定不變，則預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力將會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而降低。預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛量的大小與其材料品質(zhì)有關(guān)，盡量采用塑性良好的鋼筋增強(qiáng)張拉應(yīng)力，塑性好，收縮量大，從而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力大。一般熱軋鋼筋的松弛比碳素鋼絲小，而鋼絞線的松弛比單根鋼絲大。

　　在先張法構(gòu)件中，當(dāng)采用高強(qiáng)度鋼筋時(shí)，在其表面應(yīng)刻痕或壓波，采用普通鋼筋時(shí)，最好是變形鋼筋，從而增加混凝土與鋼筋之間的摩擦。

　�。ㄋ模┗炷�土質(zhì)量的要求

　　為減少混凝土的收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失，應(yīng)減小混凝土收縮徐變的變形。采用早強(qiáng)高標(biāo)號(hào)的水泥，減小水泥用量，降低水灰比；采用級(jí)配較好的骨料，在允許的范圍內(nèi)，盡可能采用粒徑較大，表面粗糙的粗骨料，從而增加混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)力；加強(qiáng)混凝土的震搗，提高混凝土的密實(shí)性；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，張拉前應(yīng)定期澆水養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土收縮；延長(zhǎng)混凝土的受力時(shí)間，控制混凝土的加載齡期。

　　對(duì)于先張法的構(gòu)件可以提高鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力；對(duì)采用后張法構(gòu)件可以提高錨固端的局部承壓承載力。

　　（五）張拉方法的選擇

　　張拉方法可分為一端張拉和兩端張拉�；炷�土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定，對(duì)曲線預(yù)應(yīng)力筋和長(zhǎng)度大于30米的直線預(yù)應(yīng)力筋，宜采用兩端張拉。

　�。�六）增加持荷時(shí)間

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉到一定的應(yīng)力值后，將其長(zhǎng)度固定不變，則預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力將會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而降低，即預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛。而在短時(shí)間內(nèi)，用超張拉設(shè)計(jì)初應(yīng)力5%--10%的應(yīng)力張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，保持2—5分鐘，然后降至設(shè)計(jì)控制應(yīng)力值，可使構(gòu)件中由預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛而引起的應(yīng)力損失減小約為40%—50%。

　　結(jié)語

　　綜上，造成混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預(yù)應(yīng)力損失的原因是多方面的，但是通過分析結(jié)果可以看出影響因素大致可以分為材料和施工工藝兩方面。因此在具體施工中，要盡量提高預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)水平，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的估算，同時(shí)也要提高施工工藝，材料要選擇符合設(shè)計(jì)要求的鋼筋和混凝土，加強(qiáng)對(duì)原材料的試驗(yàn)檢測(cè)，通過多種途徑減少預(yù)應(yīng)力的損失，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

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