摘要：影响桥梁与铁路的预应力损失的因素是多方面的，本文从预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失和温度变化引起的应力损失等几个角度进行分析研究，并提出了预应力张拉时常见弊病的防治措施。
关键字：预应力损失；先张法；后张法
随着高速铁路在我国的快速发展，对预应力混凝土桥梁的承载能力和动力性能提出了更高的要求。在高速铁路的建设过程中，预应力混凝土简支箱梁以其独特的优势被广泛应用、预应力混凝土中预应力钢筋的张拉应力在构件施工及使用过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因而不断降低从而会损失一部分预应力，预应力损失的大小将直接影响到构件中建立的有效预应力的大小，进而影响整个构件乃至整个结构的性能。预应力混凝土结构(或构件)中的预压应力是通过张拉预应力钢筋实现的，因此凡能使预应力钢筋产生缩短的因素都将造成预应力损失。
1 预应力损失的概况
预应力损失指的是在预应力构件的施工及使用过程中，预应力筋的张拉应力由于张拉工艺和材料特性等原因而不断降低的现象。预应力损失的大小影响建立的有效预应力的大小，进而影响整个构件乃至整个结构的性能。预应力混凝土结构(或构件)中的预压应力是通过张拉预应力钢筋实现的。
根据目前的研究，一般都将预应力损失分为两类:瞬时损失和长期损失。瞬时损失指的是施加预应力时短时间内完成的损失，包括锚具变形和钢筋滑移，混凝土弹性压缩，先张法蒸汽养护及折点摩阻，后张法管道摩擦及分批张拉等损失[1]。长期损失指的是考虑了材料的时间效应所引起的预应力损失，主要包括了混凝土的收缩、徐变和预应力筋的松弛损失。
2各类预应力损失的分析研究
2.1 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失
后张法施工的预应力混凝土构件，当张拉完毕并开始锚固时，锚具本身将因受到很大的压力而变形，锚下垫板缝隙也将被压密而变形，从而引起应力损失;锥形锚具是在预应力筋张拉到控制应力后，靠千斤顶活塞回油顶塞才锚固的，顶塞锚固时钢丝的回缩也要引起应力损失;对于分块拼装构件的接缝，在张拉锚固后，接缝继续被压密而引起应力损失。
2.2预应力钢筋与管道间摩擦引起的应力损失
在预应力混凝土结构中，一般是通过后张法工艺施加预应力的。在后张法构件中，由于张拉钢筋时预应力钢筋与管道壁之间接触而产生摩擦阻力，此项摩擦阻力与张拉力方向相反，因此，钢筋中的实际应力较张拉端拉力计中的读数要小，即造成钢筋中的应力损失，摩擦阻力引起的预应力损失与很多因素有关，例如钢筋表面形状、管道材料、管道形状和施工质量等。
摩阻损失，主要由管道的弯曲和管道位置偏差两部分影响所产生。对于直线管道，由于施工中位置偏差和孔壁不光滑等原因，在钢筋张拉时，局部孔壁仍将与钢筋接触而引起摩擦损失，一般称此为管道偏差影响(或称长度影响)摩擦损失，其数值较小:对于弯曲部分的管道，除存在上述管道偏差影响之外，还存在因管道弯转，预应力对弯道内壁的径向压力所起的摩擦损失，称此为弯道影响摩擦损失，其数值较大，并随钢筋弯曲角度之和的增加而增加。曲线部分摩擦损失是由以上两部分影响所形成，故要比直线部分摩擦损失大得多。
2.3预应力筋与台座间的温差引起的应力损失
这项预应力损失仅发生在先张法预应力混凝土构件中，在先张法预应力构件施工中，为了缩短生产周期，常采用蒸汽养护和其它方法加热养护混凝土。在升温过程中，混凝土与预应力筋之间尚未建立粘结力，预应力筋将因受热而伸长，而预应力筋的温度升高值大于张拉台座，两者存在温差，预应力筋的伸长量相当于使其原来张拉的变形放松一部分，即发生应力降低，引起预应力损失[2]。在降温过程中，混凝土与预应力筋已经粘结成整体，故两者共同回缩，由于钢筋与混凝土热膨胀系数相近，预应力筋中应力损失将无法恢复。
2.4 混凝土弹性压缩所引起的应力损失
预应力混凝土构件受到预压力后，立即会产生弹性压缩应变，此时已与混凝土构件共同作用的预应力筋，会产生与相应位置处混凝土一样的压缩应变，因而产生预应力损失，这种应力损失称为混凝土弹性压缩损失。该项预应力损失与预应力的施加工艺相关。
先张法构件中对预应力筋的张拉和对混凝土进行传力预压，是先后分开的两个工序。因此，在放松截断预应力筋时，由于其已与混凝土粘结成整体，则预应力筋与混凝土将发生相同的压缩应变，因而引起预应力损失。
在后张法预应力混凝土构件中，混凝土的弹性压缩发生在张拉过程中，并张拉过程同时完成。对一次完成张拉的后张法构件，无须考虑该项损失。对于分批张拉、锚固的预应力筋，后张拉的预应力筋将引起混凝土的弹性压缩，并造成先张拉预应力筋的应力损失。故后张法构件中的此项应力损失，通常称为分批张拉应力损失。
2.5 混凝土的收缩和徐变引起的应力损失
混凝土是一种复合材料，它随着时间的推移会发生错综复杂的物理和化学变化，徐变与收缩是混凝土材料的固有特性。在预应力作用下，由于混凝土的收缩与徐变使构件的长度缩短，预应力筋也随之缩短，将造成预应力损失。由于影响混凝土收缩和徐变的因数极为复杂，按其来源大致可以分成五大类:结构、材料、工艺、环境、时间，因此，混凝土的收缩与徐变引起的应力损失计算是各项预应力损失计算中最为复杂的一项。
在设计预应力混凝土构件时，应根据所采用的方法，按照不同的工作阶段考虑有关的预应力损失。在各项损失中，一般来说，以混凝土收缩、徐变引起的应力损失最大；此外，在后张法中摩阻损失的数值也较大;当预应力钢筋长度较短时，锚具变形损失也不小，这些都应予以重视。
3预应力张拉时常见弊病防治
3.1 预应力钢筋张拉伸长量不足
主要原因:
(1) 预留管道不顺直，致使预应力钢筋与管道壁的摩阻力增加，虽然控制张拉应力未变，但由于预应力钢筋平均张拉应力降低，故而使得伸长量不足。即在千斤顶张拉处虽然未改变张拉力，但远离张拉点的部位由于管道摩阻力的平衡作用使其张拉应力减小的程度过大，使得整体预应力降低，伸长量自然就不足了。
(2) 所采用的预应力筋的实际弹性模量与理论计算伸长量时所采用的弹性模量数据有一定差异。
(3)张拉设备标定时或油表读书换算为拉力的数据不准确。
防治措施:
预埋预应力钢筋管道时，对每个坐标位置都要严格按照设计数据准确定位，固定可靠，整个管道线形要保持圆滑顺直。特别是不得有由施工而造成的局部弯曲。预应力钢筋的弹性模量要采用通过试验取得的实际数据。检查仪表设备，必要时重新标定。
3.2管道堵塞预应力钢筋无法穿入
主要原因:
(1)由于管道接头处理不好、管壁有小孔或在振捣混凝土时不注意将波纹管振漏，在浇注混凝土时产生漏浆现象，而这些漏入管道的砂浆或水泥浆己经凝固。
(2)在穿入预应力钢筋时，端头将波纹管接头处管壁刺破产生卷曲。
防治措施:
在安装波纹管前认真检查有无小孔，如发现要用胶带包裹密实；波纹管接头要牢固平滑，无卷曲无变形，用胶带包裹密实不漏浆;在穿入预应力钢筋时，要将其端头打磨圆滑，避免刺破波纹管。
4 小结
综上所述，由于造成预应力损失的因素较多，而许多因素又相互影响、相互依存，因此要精确计算及确定有效预应力是一项非常复杂的工作。当前，如何精确计算以及针对实际工程需要，提出简便且满足实际工程精度要求的设计计算方法，是发展和推广预应力混凝土技术的一项重要工作，这也是我们建设工作者的奋斗目标。
参考文献：
[1]方刚.影响预应力损失的因素及减少预应力损失的方法[J].建筑技术开发，2004，31(4):15一16
[2]虞菊芳等.超长混凝土结构温度应力分析[]J.低温建筑技术，2004年第4期:51一52.
