由于預(yù)應(yīng)力在橋梁等結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越廣泛，隨著高速公路的全面建設(shè)和汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車輛荷載對橋梁結(jié)構(gòu)的安全影響越來越大，從而對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)安全提出了更高的要求。在高速公路的建設(shè)過程中，由于受張拉設(shè)備、施工工藝控制不嚴(yán)、理論計算的誤解和結(jié)構(gòu)本身存在的混凝土徐變等影響，造成預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)不同程度的損失，對橋梁結(jié)構(gòu)承載力造成一定的影響，也對橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能造成一定的影響。

1 預(yù)應(yīng)力損失含義

由于預(yù)應(yīng)力是在結(jié)構(gòu)承受外荷載之前，預(yù)先對外荷載作用下的受拉區(qū)進(jìn)行施加壓應(yīng)力，從而改善結(jié)構(gòu)使用的性能。預(yù)應(yīng)力損失顧名思義就是在預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的施工及使用過程中，由于張拉工藝和材料特性及施工環(huán)境影響等原因造成應(yīng)力降低的現(xiàn)象。

2 預(yù)應(yīng)力損失對構(gòu)件的影響

2．1 耐久性降低

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中混凝土因預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力施加其受壓能力增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)受拉主要由預(yù)應(yīng)力筋承擔(dān)，由于應(yīng)力的損失造成預(yù)應(yīng)力筋受拉的能力降低，造成應(yīng)受壓的混凝土部分轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾蚧炷潦芾芰^弱，導(dǎo)致混凝土變形加大而造成結(jié)構(gòu)耐久性降低。

2．2 安全性降低

由于應(yīng)力損失造成混凝土受力性能轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件整體受力變化，進(jìn)一步加快混凝土變形而造成結(jié)構(gòu)安全性能降低。

3 預(yù)應(yīng)力損失原因分析

3．1 人為疏忽造成的應(yīng)力損失

1)張拉設(shè)備校對錯誤。預(yù)應(yīng)力筋在張拉前，必須對張拉設(shè)備進(jìn)行專業(yè)校對，并根據(jù)校對提出張拉設(shè)備張拉伸長量和油泵壓力表之間的理論關(guān)系計算公式。由于專業(yè)校對人員的疏忽，造成了理論計算公式錯誤而導(dǎo)致張拉應(yīng)力計算錯誤。

2)理論計算錯誤。預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長量計算應(yīng)以兩錨具夾片(后張法)或張拉橫梁(先張法)之間的預(yù)應(yīng)力筋長度為準(zhǔn)。但由于技術(shù)人員的疏忽和誤解，在理論計算時未考慮錨具厚度而以未封錨前的構(gòu)件長度(后張法)或直接以構(gòu)件長度(先張法)為理論計算長度依據(jù)，造成了理論計算長度依據(jù)與實際張拉長度不一致而出現(xiàn)應(yīng)力錯誤導(dǎo)致的應(yīng)力損失。

3．2 施工工藝影響造成的應(yīng)力損失

1)混凝土強(qiáng)度影響。按照現(xiàn)行橋涵規(guī)范規(guī)定，對后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，其混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到75%以上及設(shè)計要求后方可進(jìn)行張拉。按照標(biāo)準(zhǔn)試件強(qiáng)度作為張拉依據(jù)對構(gòu)件進(jìn)行張拉時，由于構(gòu)件的實際強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計或規(guī)范要求，而造成預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)力雖達(dá)到設(shè)計要求，但因構(gòu)件本身強(qiáng)度不足導(dǎo)致后期應(yīng)力損失較大而造成的應(yīng)力損失。

2)壓漿影響。對于后張法構(gòu)件來說，經(jīng)張拉后需對預(yù)應(yīng)力筋管道進(jìn)行壓漿以保證預(yù)應(yīng)力筋與管道的密實性。在施工過程中由于:a．壓漿壓力不足造成管道空洞而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋與管道接觸面減少及管道內(nèi)漿液密實程度不一致;b．漿液本身強(qiáng)度不足而造成預(yù)應(yīng)力筋與管道的摩擦不足;c．水泥漿液流動性差或水灰比不合理造成的壓漿困難等原因造成的應(yīng)力損失。

3)放張影響。無論先張法還是后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，放張必須按照規(guī)范要求進(jìn)行操作，但在具體操作過程中，由于不同程度的存在:a．未能按規(guī)范要求進(jìn)行對稱分次放張造成預(yù)應(yīng)力筋受力不勻;b．放張時直接采用電焊對錨固端以外的預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行燒斷，且燒割位置距離錨具較近而造成錨固處預(yù)應(yīng)力筋軟化，導(dǎo)致不能有效錨固等造成應(yīng)力不同程度的損失。

4)張拉臺座影響。對于先張法構(gòu)件來說，張拉前必須設(shè)置具有足夠強(qiáng)度的張拉臺座和具有足夠抗折、抗彎的張拉橫梁，以確保張拉時臺座不發(fā)生擠壓變形和張拉橫梁不出現(xiàn)受彎變形。但在具體操作中由于臺座強(qiáng)度不足或因橫梁強(qiáng)度不夠，往往造成張拉時發(fā)生臺座擠壓破碎或橫梁受彎變形導(dǎo)致應(yīng)力損失。

3．3 氣溫影響

1)臺座溫差變化影響(先張法)。由于氣溫冷熱交替作用，造成臺座冷縮熱脹現(xiàn)象發(fā)生，張拉橫梁隨臺座“冷縮熱脹”現(xiàn)象帶動預(yù)應(yīng)力筋隨之發(fā)生收縮和拉長，導(dǎo)致應(yīng)力在一定程度上的損失。同時由于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件初期養(yǎng)生條件與外界溫度的差異，造成混凝土與預(yù)應(yīng)力筋之間粘結(jié)力尚未完全建立，預(yù)應(yīng)力筋將因受熱而伸長，而預(yù)應(yīng)力筋的溫度升高值大于張拉臺座，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋伸長而放松，即發(fā)生應(yīng)力降低，引起預(yù)應(yīng)力損失。在降溫過程中，混凝土與預(yù)應(yīng)力筋已經(jīng)粘結(jié)成整體，故兩者共同回縮，由于鋼筋與混凝土熱膨脹系數(shù)相近，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力損失將無法恢復(fù)。

2)混凝土收縮徐變影響。由于混凝土受材料、養(yǎng)生條件、外界氣溫變化及構(gòu)件內(nèi)鋼筋配置、混凝土澆筑條件等各個因素的影響，造成了混凝土不同程度存在收縮徐變現(xiàn)象產(chǎn)生，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋隨構(gòu)件混凝土收縮徐變影響一并發(fā)生應(yīng)力變化而造成應(yīng)力損失。

3．4 材料影響

1)錨具、夾片變形影響。由于后張法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，當(dāng)張拉完畢并開始錨固時，錨具本身將受到很大的壓力而變形，錨下墊板縫隙也將被壓密而變形;或由于夾片幾何尺寸不合格，硬度不均勻及夾片與錨環(huán)孔幾何尺寸不吻合、不匹配等因素影響錨固效果造成應(yīng)力損失。

2)預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛是指鋼材受到一定的張拉力之后，在長度保持不變的條件下，鋼材的應(yīng)力隨時間的增長而降低的現(xiàn)象，其降低值稱為應(yīng)力松弛損失。造成此現(xiàn)象的原因是由于金屬內(nèi)部錯位運動使一部分彈性變形轉(zhuǎn)化為塑性變形而引起的，由于應(yīng)力松弛造成應(yīng)力的損失。

3．5 其他影響

1)預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道的摩擦(后張法)。鋼筋與管道的摩擦主要為彎道引起的摩擦力和管道偏差引起的摩擦力。張拉曲線鋼筋時，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋和孔壁之間的法向正應(yīng)力引起摩擦阻力;預(yù)留孔道施工中由于某些地方存在凹凸不平，管道偏離設(shè)計位置，張拉時預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間產(chǎn)生法向正應(yīng)力引起摩阻力。

2)混凝土彈性壓縮。先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力筋張拉與對混凝土施加壓力是先后完全分開的兩個工序，當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋放張后，混凝土?xí)煌潭鹊漠a(chǎn)生彈性壓縮應(yīng)變現(xiàn)象，由此造成預(yù)應(yīng)力損失。

4 預(yù)應(yīng)力損失預(yù)防措施

4．1 提高作業(yè)人員的業(yè)務(wù)和技術(shù)水平

提高作業(yè)人員的業(yè)務(wù)和技術(shù)水平，杜絕出現(xiàn)由于業(yè)務(wù)水平問題而出現(xiàn)設(shè)備校對和計算失誤。

4．2 施工工藝的控制

1)混凝土澆筑過程中，應(yīng)制取標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生和同期養(yǎng)生試塊，張拉時以同期養(yǎng)生試塊強(qiáng)度作為張拉依據(jù)，不應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生強(qiáng)度為張拉依據(jù)。

2)做好壓漿工藝的控制。a．做好水泥漿水灰比的控制(一般為0．4～0．45)。b．做好壓漿壓力的控制。c．做好水泥漿強(qiáng)度的控制。

3)做好養(yǎng)生和放張工作。a．結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度在做好混凝土用各類材料質(zhì)量和配合比及澆筑工序控制的前提下，加強(qiáng)養(yǎng)生條件及養(yǎng)生工作是控制強(qiáng)度強(qiáng)弱的主要條件之一。b．放張工作應(yīng)該遵循“分階段、對稱、相互交錯”原則，盡量做到結(jié)構(gòu)物受力均勻;同時要根據(jù)結(jié)構(gòu)物特點選擇合理的放張方法，避免采用電焊直接燒割進(jìn)行放張。

4)加強(qiáng)張拉臺座制作(先張法)。臺座制作必須做到強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性良好，在具體制作過程時，可通過提高臺座混凝土強(qiáng)度、增加鋼筋、鋼板及加大截面面積等措施，以減少由于張拉受力造成臺座發(fā)生受壓擠變，滑移和傾覆現(xiàn)象。同時要做好張拉橫梁剛度的計算，一般可選用I，H型鋼作為橫梁。

5)做好張拉控制。施工中為減少應(yīng)力松弛等造成預(yù)應(yīng)力損失，一般要進(jìn)行超張拉，先控制張拉應(yīng)力為1．05σ～1．1σ，持續(xù)荷載2 min～5 min，然后卸掉荷載，再施加張拉應(yīng)力至σ，同時盡量使用熱軋鋼筋，減少碳素鋼絲，從而減少由于應(yīng)力松弛引起預(yù)應(yīng)力損失值。

6)張拉方法選擇。對于較長的構(gòu)件可選擇兩端張拉，可以減少由于摩擦引起的損失。在理論計算時長度按構(gòu)件1/2長度進(jìn)行計算。

7)預(yù)留孔道及預(yù)應(yīng)力筋的處理。在施工過程中，必須采取孔道疏通措施減少孔道表面凹凸不平或堵塞現(xiàn)象，提高張拉效果;同時預(yù)應(yīng)力筋布設(shè)為彎道的構(gòu)件中，對預(yù)應(yīng)力筋表面可采取涂油脂等措施增加表面光滑度，減少由于彎道引起摩擦阻力。

4．3 做好材料的選擇

1)選擇自身和自錨能力均好的夾具，同時應(yīng)使錐銷的強(qiáng)硬度大于預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)硬度。2)選用強(qiáng)度高的混凝土，以提高鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力(先張法)及錨固端局部承壓承載力(后張法)。3)采用高標(biāo)號水泥，減少水泥用量，降低水灰比;采用級配較好的骨料，加強(qiáng)混凝土的振搗，提高混凝土密實性，從而減少混凝土的收縮徐變。4)在允許范圍內(nèi)，盡可能采用粒徑較大，表面粗糙的粗骨料，以增加混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力。5)盡量采用塑性良好的鋼筋(或鋼絲)。由于鋼筋(或鋼絲)的收縮量與鋼筋(或鋼絲)塑性有關(guān)，塑性好，則收縮量大，放張后因有較好塑性，則產(chǎn)生較大的收縮從而產(chǎn)生預(yù)壓力大。6)在先張法構(gòu)件中，對高強(qiáng)度鋼筋(或鋼絲)表面可采用刻痕或壓波措施，增加混凝土與鋼筋(鋼絲)之間的摩擦。

5 結(jié)語

影響預(yù)應(yīng)力損失的原因是諸方面的，在具體實施過程中，除了做好設(shè)計方面的完善外，如何做好施工工藝控制、材料選擇是主要因素。如何預(yù)防和減少應(yīng)力損失，還需要設(shè)計和建設(shè)者從設(shè)計、施工、運行等各個方面通過不斷分析、總結(jié)和努力，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，以減少由于應(yīng)力損失造成對結(jié)構(gòu)物的安全影響，確保結(jié)構(gòu)物使用安全。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］王 銳．高速鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)施工工藝［J］．山西建筑，2010，36(8):329-330．