本文選自國家級期刊《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：黑龍江省交通科學研究所;黑龍江省交通科技情報總站;黑龍江省公路學會。國內(nèi)刊號為：CN23-1207/U，國際刊號為：ISSN1008-3383。周期：月刊。《黑龍江交通科技》期刊地位，《黑龍江交通科技》自1978年創(chuàng)刊以來，先進的設計理論和生產(chǎn)施工工藝；技術改造、企業(yè)管理的新經(jīng)驗、新技術、新材料、新產(chǎn)品、新設備、技術政策；交通工程論述，國內(nèi)外交通科技動態(tài)論述等。為我省公路橋梁建設和交通運輸生產(chǎn)服務，為加速實現(xiàn)我省交通運輸?shù)默F(xiàn)代化作出貢獻。本刊的指導的業(yè)務范圍是：先進的公路修建和養(yǎng)護技術，汽車運輸與修理技術，筑路養(yǎng)路和汽車裝卸機械研究成果，公路橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化檢測技術和建橋筑路材料試驗新方法。
　　摘要：預應力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁是我國比較常見的一種結(jié)構(gòu)橋梁，預應力可改變鋼筋混凝土構(gòu)件開裂早、變形大、高強度鋼筋無法使用的特點，被廣泛的應用于橋梁及大型承重的構(gòu)件中，因而預應力混凝土表現(xiàn)為良好的使用性能，顯著的經(jīng)濟效果。而預應力混凝土橋梁在使用過一段時間后，往往會出現(xiàn)預應力損失的情況，影響了橋梁的使用性能，因此研究預應力的損失機理，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)橋梁預應力損失的影響因素，對其估算方法進行了說明，并對減少預應力損失提出了建議。

　　關鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu),橋梁,預應力,損失,外荷載

　　一、預應力損失概述

　　預應力是在工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外荷載前，先對外荷載作用下的受拉區(qū)中的鋼筋開始施加壓實力，從而改善工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能。因此，所謂預應力損失就是指在工程施工中使用預應力構(gòu)件的過程中，由于張拉工藝、預應力構(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應力下降的現(xiàn)象。預應力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁在運營一段時間后容易出現(xiàn)較嚴重的病害，病害主要表現(xiàn)為箱梁混凝土開裂嚴重和跨中下?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應力損失都有著直接的關系。

　　二、混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預應力損失的影響因素

　�。ㄒ唬�張拉端錨具變形引起的預應力損失

　　鋼筋張拉至控制應力后，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，錘銷的強度小于預應力鋼筋的強度，使得拉緊的鋼筋回縮，從而引起預應力損失。

　�。ǘ�）鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失

　　后張法張拉鋼筋時，鋼筋與混凝土孔道之間有摩擦力存在。這主要是預留孔道的偏差及其孔道壁表面粗糙引起的。在曲線階段，預應力鋼筋對孔道壁還產(chǎn)生垂直于孔壁的壓力。施工中預留孔道凸凹不平，偏離設計位置，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際預拉應力逐漸減小從而產(chǎn)生預應力損失。

　�。ㄈ�）鋼筋與臺座之間的溫差引起的預應力損失

　　對于先張法構(gòu)件，預應力鋼筋在常溫下張拉并錨固在臺座上，為了縮短生產(chǎn)周期，澆筑混凝土后進行蒸汽養(yǎng)護。在養(yǎng)護的升溫階段，鋼筋因溫度升高而伸長，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，張拉應力有所降低。同時由于臺座的強度和剛度不足，穩(wěn)定性較差，從而導致臺座發(fā)生變形，傾覆和滑移引起預應力損失。

　　（四）鋼筋應力松弛引起的預應力損失

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

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

　�。ㄎ澹┗炷�土收縮徐變引起的預應力損失

　　混凝土的強度不高，預壓力大于混凝土抗壓應力，導致混凝土被壓碎。同時混凝土粗骨料的粒徑大小不當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，引起預應力損失。而混凝土加熱養(yǎng)護時，受張拉的預應力鋼筋與承受拉力的設備之間的溫度差再次引起預應力的損失。

　�。�六）鋼筋（螺旋鋼絲）擠壓混凝土引起的預應力損失

　　先張法構(gòu)件的筋束張拉，與對混凝土施加預壓應力，是先后完全分開的兩個工序，當筋束被放松，對混凝土預加壓力時，混凝土所產(chǎn)生的全部彈性壓縮應變，將引起筋束的預應力損失。

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

　　三、混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預應力損失估算方法

　　預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計時，需要事先根據(jù)承受外荷載的情況，估計其預加應力的大小。設計中所需的鋼筋預應力值，應是扣除相應階段的應力損失后，鋼筋中實際存余的預應力（即有效應力σy）值。設鋼筋初始張拉的預應力（一般稱為張拉控制應力）記作σk，相應的應力損失值為σs，那么有：

　　σy=σk-σs

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

　　四、減少預應力損失的措施

　�。ㄒ唬╁^具的選擇

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

　�。ǘ�）減小鋼筋與臺座間的溫差

　　為了減小鋼筋與臺座間的溫差而引起的預應力損失，可采用二階段升溫法養(yǎng)護，即先用較低的溫度養(yǎng)護，再開始進入高溫養(yǎng)護，這樣第二階段的應力損失很小，可以忽略不計。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，也可以達到減少預應力損失的目的。

　�。ㄈ�）預應力鋼筋的選擇

　　預應力鋼筋在持久不變的應力作用下，會產(chǎn)生隨持續(xù)加荷時間延長而增加的蠕變。如果把預應力鋼筋張拉到一定數(shù)值以后，將其長度固定不變，則預應力鋼筋中的應力將會隨時間延長而降低。預應力鋼筋松弛量的大小與其材料品質(zhì)有關，盡量采用塑性良好的鋼筋增強張拉應力，塑性好，收縮量大，從而產(chǎn)生的預應力大。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，當采用高強度鋼筋時，在其表面應刻痕或壓波，采用普通鋼筋時，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、徐變引起的預應力損失，應減小混凝土收縮徐變的變形。采用早強高標號的水泥，減小水泥用量，降低水灰比；采用級配較好的骨料，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；加強混凝土的震搗，提高混凝土的密實性；加強養(yǎng)護，張拉前應定期澆水養(yǎng)護，以減少混凝土收縮；延長混凝土的受力時間，控制混凝土的加載齡期。

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

　�。ㄎ澹�張拉方法的選擇

　　張拉方法可分為一端張拉和兩端張拉。混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范規(guī)定，對曲線預應力筋和長度大于30米的直線預應力筋，宜采用兩端張拉。

　�。�六）增加持荷時間

　　預應力鋼筋張拉到一定的應力值后，將其長度固定不變，則預應力鋼筋中的應力將會隨時間延長而降低，即預應力鋼筋的應力松弛。而在短時間內(nèi)，用超張拉設計初應力5%--10%的應力張拉預應力鋼筋，保持2—5分鐘，然后降至設計控制應力值，可使構(gòu)件中由預應力鋼筋松弛而引起的應力損失減小約為40%—50%。

　　結(jié)語

　　綜上，造成混凝土結(jié)構(gòu)橋梁預應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，要盡量提高預應力的設計水平，對其進行準確的估算，同時也要提高施工工藝，材料要選擇符合設計要求的鋼筋和混凝土，加強對原材料的試驗檢測，通過多種途徑減少預應力的損失，延長橋梁的使用壽命。

　　參考文獻

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