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摘要： 结合上海市A30高速公路(界河-外环线)第五合同段（沪崇苏立交工程）三座大跨径高架桥现浇连续箱梁施工，介绍预应力损失及原因。
关健词：现浇箱梁、预应力
1 前言
随着我国公路建设的飞快发展，大跨径桥梁结构应用越来越广泛。而预应力结构由于采用了高强度钢材，可以节约大量的钢材和混凝土，加上刚度大、耐久性好等优点，在连续箱梁等大跨径桥梁广泛应用。在预应力混凝土构件施工中由于孔壁摩擦、锚具变形、混凝土弹性收缩等原因引起应力损失。下面结合上海市A30高速公路(界河-外环)沪崇苏立交工程施工，浅析应力损失原因及预防措施。
2 工程概况
上海A30高速公路(界河-外环线)五标段工程位于上海市浦东新区曹路镇，主线全长1.7KM，东通浦东国际机场、远东大道进入上海市区，西接五洲大道通往江苏方向，A、B、C、D四条匝道均与崇明长江隧道相连通往崇明岛，是一座三层特大型互通式立交桥，是上海、崇明、江苏三省市的交通枢纽，故本工程亦简称沪崇苏立交。
沪崇苏立交连续箱梁桥分别为：主线箱梁65m+91.4m+65m三跨，C匝道箱梁46m+76.8m+46m三跨，D匝道箱梁45.7m+74.2m+45.7m三跨。钢束采用Фj15.24-12、Фj15.24-9钢绞线，锚具为M15-12、M15-9符合国家一类锚具标准的群锚锚具，管道成孔分别采用内径90、80毫米的波纹管。竖向预应力钢筋采用直径25mm的高强精轧螺纹粗钢筋，极限强度为750MPa，张拉控制吨位313KN，竖向预应力粗钢筋张拉时采用双控张拉工艺。
3 施工方法
预应力筋张拉方式通常有机械法、电热法、自张法等。沪崇苏立交桥采用机械张拉法即千斤顶张拉。
机械法根据张拉预应力筋与浇注混凝土构件的先后次序，可分为先张法和后张法两种。
3.1先张法
先张法，即先张拉预应力筋后浇注混凝土构件的施工方法。如图1所示。按设计要求预应力筋由专用锚具临时固定在台座上（台座主要承受预应力筋的反作用力），张拉完成后浇注混凝土构件；待混凝土养护达到一定强度（一般应不低于混凝土设计强度的75%，且混凝土龄期不小于7d）后，放松预应力筋，利用预应力筋的回缩力及其与混凝土之间的粘作用使混凝土获得预压应力。
3.2后张法
后张法是先浇筑混凝土构件，待养护结硬达到强度要求后再在构件上张拉预应力筋的方法，如图2所示。首先，在构件浇注之前按预应力筋的设计位置预留孔道，待混凝土养护达到一定强度（一般应不低于混凝土设计强度的75%，且混凝土龄期不小于7d）后，再将预应力筋穿入预留孔道内，然后以混凝土构件本身作为支承，张拉有预应力筋是混凝土构件压缩；待张拉力达到设计值后，用特制的锚具将预应力筋锚固于混凝土构件上，从而使混凝土获得永久的预压应力；最后在预留孔道内压注水泥浆，以保护预应力筋并使其与混凝土构件粘结成整体
3.3张拉用具
3.3.1锚固体系
锚固体系通常包括：锚具、夹具、连接器及锚下支承系统等。如图3所示。
1、夹片2、锚板3、锚垫板4、螺旋筋5、波纹管6、预应力筋
图3 锚固体系图
3.3.2千斤顶
千斤顶是预应力混凝土结构张拉预应力筋的主要设备，与各种锚具配合使用。连续箱梁钢绞线使用250T液压千斤顶同时对拉，通过油泵液压油表读数控制张拉力。精扎螺纹钢采用150T千斤顶单顶张拉，亦通过油泵液压油表读数控制张拉力。
4 预应力损失的原因
沿预应力混凝土构件长度方向，预应力筋中预拉力的大小并不是一个恒定值，由于受施工因素、材料性能和环境条件的影响，在施工和是用过程中往往会逐渐减小，从而使混凝土中的预压应力相应减小。这种预拉应力减小的现象即为预应力损失。预应力损失引起的原因很多，一般有一下几种：
1、预应力筋与孔道壁之间摩擦力引起的应力损失
这种应力损失出现在后张法构件中。在后张法张拉预应力时由于预留孔道的位置可能有偏差或孔道壁粗糙（有混凝土渗漏灰浆、碎石杂物等），使预应力与孔道壁接触，张拉时产生摩擦力。由于摩擦力的影响，张拉时张拉应力递减即离张拉端越远的位置张拉应力越小。理论上直线管道不会产生摩擦阻力，但由于施工中孔道支承定位钢筋上，而定位钢筋排列、定位不可能完全顺直，所以直线预应力筋张拉时同样会产生摩擦阻力引起应力损失，其应力损失较小。弯道预应力筋除孔道偏差引起的损失之外还有因孔道弯曲，张拉时预应力筋与孔道内壁挤压引起的损失，影响较大，且随孔道弯曲角度增加而增大。
2、锚具变形、预应力筋回缩引起的应力损失
在后张法预应力混凝土结构中，张拉结束开始回锚时，锚具因受到较大的压力而产生变形，锚垫板下缝隙因挤压而变形，从而引起应力损失。本工程箱梁采用的锚具为M15-12、M15-9符合国家一类锚具标准的锥形锚具，由于锥形锚具是在预应力筋张拉达到控制力后靠千斤顶活塞回油顶塞锚固的，顶塞时钢绞线的回缩也会引起应力损失。
3、混凝土弹性压缩引起的应力损失
预应力混凝土构件受到预压力后立即产生弹性压缩应变，而此时已经张拉锚固的预应力筋也将产生与相应位置处混凝土同样的压缩变形，从而引起应力损失。由于后张法施工中预应力筋较多，多采用分批张拉、锚固。在后批次张拉时已经张拉锚固的预应力筋会因受到张拉应力产生弹性压缩变形，产生应力损失。
4、预应力筋的松弛引起的应力损失
预应力筋在持久应力作用下会产生随持荷时间延长而增加的蠕变。当预应力筋被张拉倒一定应力后，其长度固定不变，预应力筋中的应力会随时间的延长而减低，产生应力松弛。应力松弛受初拉力、预应力筋质量、时间、温度等因素影响。
5、混凝土收缩、徐变引起的应力损失
收缩和徐变是混凝土的固有特性，由于收缩和徐变使预应力混凝土构件缩短，预应力筋随之回缩，造成应力损失。
5 减少应力损失的措施
1、减少预应力筋与孔道摩擦引起的应力损失的措施
1）采用两端对称张拉。两端张拉时预应力筋两端同时受力，且应力的大小基本一致，这样应力传递时因摩擦阻力产生的损失就会减少一半。
2）进行超张拉。超张拉时传递到跨中的应力较大，当张拉端回到控制力后由于受到反向摩擦阻力的影响，回松的应力没有传递到跨中，跨中仍可以保持较大的應力。
3）尽可能避免连续弯曲束和超长束。
2、减少锚具变形、预应力筋回缩引起的应力损失的措施
1）选择变形量较小的锚具，尽可能少的使用锚垫板。
2）采用超张拉的施工方法。
3、减少混凝土弹性压缩引起的应力损失的措施
尽量采用较少的分批张拉次数。
4、减少预应力筋的松弛引起的应力损失的措施
1）采用低松弛的预应力筋
2）增加持荷时间
3）采用超张拉施工方法
5、减少混凝土收缩、徐变引起的应力损失的措施
采用普通硅酸盐水泥，控制混凝土中水泥用量和水灰比
延长混凝土的受力时间。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关健词：现浇箱梁、预应力
1 前言
随着我国公路建设的飞快发展，大跨径桥梁结构应用越来越广泛。而预应力结构由于采用了高强度钢材，可以节约大量的钢材和混凝土，加上刚度大、耐久性好等优点，在连续箱梁等大跨径桥梁广泛应用。在预应力混凝土构件施工中由于孔壁摩擦、锚具变形、混凝土弹性收缩等原因引起应力损失。下面结合上海市A30高速公路(界河-外环)沪崇苏立交工程施工，浅析应力损失原因及预防措施。
2 工程概况
上海A30高速公路(界河-外环线)五标段工程位于上海市浦东新区曹路镇，主线全长1.7KM，东通浦东国际机场、远东大道进入上海市区，西接五洲大道通往江苏方向，A、B、C、D四条匝道均与崇明长江隧道相连通往崇明岛，是一座三层特大型互通式立交桥，是上海、崇明、江苏三省市的交通枢纽，故本工程亦简称沪崇苏立交。
沪崇苏立交连续箱梁桥分别为：主线箱梁65m+91.4m+65m三跨，C匝道箱梁46m+76.8m+46m三跨，D匝道箱梁45.7m+74.2m+45.7m三跨。钢束采用Фj15.24-12、Фj15.24-9钢绞线，锚具为M15-12、M15-9符合国家一类锚具标准的群锚锚具，管道成孔分别采用内径90、80毫米的波纹管。竖向预应力钢筋采用直径25mm的高强精轧螺纹粗钢筋，极限强度为750MPa，张拉控制吨位313KN，竖向预应力粗钢筋张拉时采用双控张拉工艺。
3 施工方法
预应力筋张拉方式通常有机械法、电热法、自张法等。沪崇苏立交桥采用机械张拉法即千斤顶张拉。
机械法根据张拉预应力筋与浇注混凝土构件的先后次序，可分为先张法和后张法两种。
3.1先张法
先张法，即先张拉预应力筋后浇注混凝土构件的施工方法。如图1所示。按设计要求预应力筋由专用锚具临时固定在台座上（台座主要承受预应力筋的反作用力），张拉完成后浇注混凝土构件；待混凝土养护达到一定强度（一般应不低于混凝土设计强度的75%，且混凝土龄期不小于7d）后，放松预应力筋，利用预应力筋的回缩力及其与混凝土之间的粘作用使混凝土获得预压应力。
3.2后张法
后张法是先浇筑混凝土构件，待养护结硬达到强度要求后再在构件上张拉预应力筋的方法，如图2所示。首先，在构件浇注之前按预应力筋的设计位置预留孔道，待混凝土养护达到一定强度（一般应不低于混凝土设计强度的75%，且混凝土龄期不小于7d）后，再将预应力筋穿入预留孔道内，然后以混凝土构件本身作为支承，张拉有预应力筋是混凝土构件压缩；待张拉力达到设计值后，用特制的锚具将预应力筋锚固于混凝土构件上，从而使混凝土获得永久的预压应力；最后在预留孔道内压注水泥浆，以保护预应力筋并使其与混凝土构件粘结成整体
3.3张拉用具
3.3.1锚固体系
锚固体系通常包括：锚具、夹具、连接器及锚下支承系统等。如图3所示。
1、夹片2、锚板3、锚垫板4、螺旋筋5、波纹管6、预应力筋
图3 锚固体系图
3.3.2千斤顶
千斤顶是预应力混凝土结构张拉预应力筋的主要设备，与各种锚具配合使用。连续箱梁钢绞线使用250T液压千斤顶同时对拉，通过油泵液压油表读数控制张拉力。精扎螺纹钢采用150T千斤顶单顶张拉，亦通过油泵液压油表读数控制张拉力。
4 预应力损失的原因
沿预应力混凝土构件长度方向，预应力筋中预拉力的大小并不是一个恒定值，由于受施工因素、材料性能和环境条件的影响，在施工和是用过程中往往会逐渐减小，从而使混凝土中的预压应力相应减小。这种预拉应力减小的现象即为预应力损失。预应力损失引起的原因很多，一般有一下几种：
1、预应力筋与孔道壁之间摩擦力引起的应力损失
这种应力损失出现在后张法构件中。在后张法张拉预应力时由于预留孔道的位置可能有偏差或孔道壁粗糙（有混凝土渗漏灰浆、碎石杂物等），使预应力与孔道壁接触，张拉时产生摩擦力。由于摩擦力的影响，张拉时张拉应力递减即离张拉端越远的位置张拉应力越小。理论上直线管道不会产生摩擦阻力，但由于施工中孔道支承定位钢筋上，而定位钢筋排列、定位不可能完全顺直，所以直线预应力筋张拉时同样会产生摩擦阻力引起应力损失，其应力损失较小。弯道预应力筋除孔道偏差引起的损失之外还有因孔道弯曲，张拉时预应力筋与孔道内壁挤压引起的损失，影响较大，且随孔道弯曲角度增加而增大。
2、锚具变形、预应力筋回缩引起的应力损失
在后张法预应力混凝土结构中，张拉结束开始回锚时，锚具因受到较大的压力而产生变形，锚垫板下缝隙因挤压而变形，从而引起应力损失。本工程箱梁采用的锚具为M15-12、M15-9符合国家一类锚具标准的锥形锚具，由于锥形锚具是在预应力筋张拉达到控制力后靠千斤顶活塞回油顶塞锚固的，顶塞时钢绞线的回缩也会引起应力损失。
3、混凝土弹性压缩引起的应力损失
预应力混凝土构件受到预压力后立即产生弹性压缩应变，而此时已经张拉锚固的预应力筋也将产生与相应位置处混凝土同样的压缩变形，从而引起应力损失。由于后张法施工中预应力筋较多，多采用分批张拉、锚固。在后批次张拉时已经张拉锚固的预应力筋会因受到张拉应力产生弹性压缩变形，产生应力损失。
4、预应力筋的松弛引起的应力损失
预应力筋在持久应力作用下会产生随持荷时间延长而增加的蠕变。当预应力筋被张拉倒一定应力后，其长度固定不变，预应力筋中的应力会随时间的延长而减低，产生应力松弛。应力松弛受初拉力、预应力筋质量、时间、温度等因素影响。
5、混凝土收缩、徐变引起的应力损失
收缩和徐变是混凝土的固有特性，由于收缩和徐变使预应力混凝土构件缩短，预应力筋随之回缩，造成应力损失。
5 减少应力损失的措施
1、减少预应力筋与孔道摩擦引起的应力损失的措施
1）采用两端对称张拉。两端张拉时预应力筋两端同时受力，且应力的大小基本一致，这样应力传递时因摩擦阻力产生的损失就会减少一半。
2）进行超张拉。超张拉时传递到跨中的应力较大，当张拉端回到控制力后由于受到反向摩擦阻力的影响，回松的应力没有传递到跨中，跨中仍可以保持较大的應力。
3）尽可能避免连续弯曲束和超长束。
2、减少锚具变形、预应力筋回缩引起的应力损失的措施
1）选择变形量较小的锚具，尽可能少的使用锚垫板。
2）采用超张拉的施工方法。
3、减少混凝土弹性压缩引起的应力损失的措施
尽量采用较少的分批张拉次数。
4、减少预应力筋的松弛引起的应力损失的措施
1）采用低松弛的预应力筋
2）增加持荷时间
3）采用超张拉施工方法
5、减少混凝土收缩、徐变引起的应力损失的措施
采用普通硅酸盐水泥，控制混凝土中水泥用量和水灰比
延长混凝土的受力时间。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。