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【摘 要】 介绍了后张方法预应力混凝土的施工工艺，预应力筋锚固的类型;阐述了预应力损失的大小影响到已建立的预应力，当然也影响到结构的工作性能，因此，如何计算预应力损失值，是预应力混凝土结构设计的一个重要内容。
【关键词】 预应力施工;预应力钢筋;预应力损失
1、前言
在实际工程中，如何对混凝土施加预应力呢？一般是在混凝土中配置高强度钢筋，采用张拉钢绞线的办法（用千斤顶机械张拉），对混凝土施加预应力。按施工工艺分为先张法和后张法。本文将详细介绍后张法施工工艺。
2、后张法
后张法是先浇筑构件混凝土后张拉钢绞线的施工方法，其施工程序如图1所示。预应力可以是预先放在套管内浇筑在混凝土里的，也可以在后来穿进预先做好的混凝土管道中。一般用千斤顶张拉钢绞线，使其伸长，然后用特制的锚具将钢筋两端锚固在梁端混凝土上，使混凝土受到预压应力，这时，预应力钢筋与梁体混凝土之间尚无接触，需要向管道内压注水泥浆，使预应力钢筋与梁体混凝土粘结为一体。
3、预应力筋的锚固
在后张法中为了维持预应力筋的应力，必须将张拉后的预应力钢筋用锚具牢固的锚固在梁体混凝土上。锚具、夹具是保证预应力混凝土安全施工和结构可靠工作的关键设备，因此在选择锚具、夹具时应注意满足下列要求：
（1）锚具零部件一般选用45号优质碳素结构钢制作，除了强度要求外，还应满足规定的硬度要求，加工精度高，工作安全可靠，预应力损失小;
（2）张拉锚固方便，设备简单，使用安全。
目前预应力混凝土结构中锚具、夹具种类很多，但从原理上分只有三种，即：摩阻锚具、承压锚具、粘着锚具。
3.1摩阻锚固
摩阻锚固的原理是利用锥形楔块的侧向力摩阻力来防止钢丝滑动。这个侧向力最初是由千斤顶推动楔块而产生的，然后预应力筋受力时，又产生不可避免的滑动，这个滑动会带动楔块，于是增加了侧向力，直至两者平衡为止，预应力筋即被卡住。锚固预应力钢绞线的夹片锚属于摩阻锚固。
3.1.1夹片锚
夹片锚固体系主要作为锚固钢绞线束之用。由于钢绞线与周围接触面积小，且强度高，硬度大，固对锚具锚固性能要求很高。我国采用的锚具有JM锚具、XM锚具、QM锚具和OVM锚具系列，其中桥梁结构中采用OVM锚具较多。
夹片锚由锥孔的锚板和夹片组成。张拉时，每个锥孔穿进一根钢绞线，张拉后各自用夹片将孔中的钢绞线包夹锚固，每个锥孔各自成为一个独立的锚固单元。每个夹片锚具由多个独立锚固单元组成，能锚固ΦS15.2与ΦS12.7钢绞线所组成的预应力筋束。其特点是各根钢绞线独立工作，即使单根锥孔的钢绞线锚固失效，也不会影响全锚，只需对失效孔的钢绞线进行补拉。夹片锚具因锚板锥孔布置的需要，预留管道端部必须扩张，即工作锚下配置专门的铸铁喇叭形锚垫板。
3.2承压锚固
承压锚固系是指将预应力筋端头做成螺纹，预应力筋张拉完后柠紧螺帽，通过螺帽与垫板的承压作用将钢筋锚固。经扎螺纹钢筋就属于承压锚固之列。
3.2.1螺纹钢筋锚具
采用高强度钢筋作为预应力筋时，可采用螺纹锚具固定。采用可直接拧上螺帽和连接器套筒的高强精扎螺纹钢，这种钢筋沿长度方向具有规则但不连续的凸形螺纹，可在任意位置进行锚固和接长。
螺纹锚具受力明确，锚固可靠，预应力损失小，构造简单，施工方便，并能重复张拉、放松，是很有发展前途的。
4、预应力损失
由于施工因素、材料性能和环境条件的影响，预应力钢筋在张拉时所建立的张拉控制应力，会有所降低，这些减少的应力称为预应力损失。预应力钢筋的实际存于的有效应力，取决于张拉时的控制应力和预应力损失，为了使预应力钢筋中实际存于的有效预应力与设计值相符，必须对张拉控制应力和预应力损失进行准确的量测和估算。施工时可以通过测量预加力的大小和变形来标定控制应力，预应力损失则需要尽可能的估算。如果预应力损失估算过大，而实际发生较小，则有效预应力过大，可能使梁体出现裂缝，造成上拱过大等不利影响;如果预应力损失估算过小，而实际发生较大，则会造成有效预应力不足，梁体影响结构使用安全。因此应注意每一种预应力损失的估算。
预应力混凝土应考虑下列因素引起的预应力损失：
4.1摩阻损失
由于张拉预应力筋时预应力钢筋与管壁之间接触而产生的摩擦阻力，此摩擦阻力与张拉力的方向相反，因此钢筋中的实际应力比张拉端的应力读数小，即造成了预应力钢筋中的应力损失。摩阻力引起的预应力损失与很多因素有关，如预应力筋表面形状、管道材料、管道形状等。
实际上摩阻损失分为两部分：第一部分为弯曲影响的摩阻损失，仅在曲线部分加以考虑;第二部分由管道尺寸、位置的局部偏差所引起的摩阻损失，在直线段和曲线段加以考虑。
为了减少摩阻损失，常采用如下措施：
（1）采用两段同时张拉
对于纵向对称配置预应力筋的情况，最大应力损失发生在中间截面，管道长度x和曲线段切线角q均减少一半。
（2）对预应力钢筋进行超张拉
张拉端首先超张拉5%—10%，使得中间截面的预应力也相应提高，但张拉端到控制应力时，由于受到反向摩擦力的影响，这个回松的应力并没有传到中间截面，使得中间截面仍可保持较大的张拉应力。超张拉程序应符合有关施工规范的规定。
4.2锚具变形损失
当预应力筋张拉结束并进行封锚时，锚具将受到巨大的压力作用，由于锚具本身的变形、钢丝滑动、垫板缝隙压密等因素，均会使已锚固好的预应力筋略有松动，造成应力损失。
4.3混凝土的弹性压缩损失
由于受张拉设备的限制，预应力筋往往需分批张拉。这样，先张拉的钢筋就要受到后张拉者所引起的混凝土弹性压缩产生的应力损失。第一批张拉的钢筋应力损失最大，以后逐批减小，最后一批无损失。
分批张拉时，由于每批钢筋应力损失不同，造成每批钢筋的实际有效预应力不等。常用的补救方法有：
（1）对先张拉的预应力钢筋进行超张拉;
（2）对先张拉的预应力钢筋进行重复张拉。
4.4预应力钢筋的应力松弛损失
钢材的应力松弛与钢的成分、加工方式、张拉应力的大小及时间等因素有关。预应力钢筋有钢筋应力松弛引起的预应力损失终值，预应力钢绞线当需要分阶段计算钢筋松弛损失，其中间值与终极值的比值应根据建立预应力的时间按表1确定
表1 钢筋松弛损失中间值与终极值的比值
时间（d） 2 10 20 30 40
比值 0.5 0.61 0.74 0.87 1
4.5混凝土收缩和徐变损失
由于混凝土收缩和徐变的影响，会使预应力混凝土构件产生变形，因而引起预应力钢筋的应力损失。对与混凝土的收缩徐变造成的预应力损失，我们可以通过使用早强的高标号混凝土，减少水泥用量，降低水灰比，振捣密实，以及加强养护来达到减少的目的。
5、结语
总之，结构的预应力损失對于建（构）造物的结构是十分不利的。我们应通过合理的设计与计算，并采取妥善的施工措施，尽可能减少其预应力的损失，使得建（构）造物更加安全可靠。
在预应力混凝土构件中，应根据所采用的施工方法，按照不同的工作阶段考虑有关预应力的损失。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，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。不仅如此，这些因素还相互制约，相互影响，精确计算十分复杂和困难。合理的对总预应力损失进行近似估算和简化计算，是十分必要的的，具有重要的工程实践价值。
参考文献：
1、TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》
2、TB10752-2010《高速铁路桥涵工程》
3、张继尧，王昌将，悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，2003
【关键词】 预应力施工;预应力钢筋;预应力损失
1、前言
在实际工程中，如何对混凝土施加预应力呢？一般是在混凝土中配置高强度钢筋，采用张拉钢绞线的办法（用千斤顶机械张拉），对混凝土施加预应力。按施工工艺分为先张法和后张法。本文将详细介绍后张法施工工艺。
2、后张法
后张法是先浇筑构件混凝土后张拉钢绞线的施工方法，其施工程序如图1所示。预应力可以是预先放在套管内浇筑在混凝土里的，也可以在后来穿进预先做好的混凝土管道中。一般用千斤顶张拉钢绞线，使其伸长，然后用特制的锚具将钢筋两端锚固在梁端混凝土上，使混凝土受到预压应力，这时，预应力钢筋与梁体混凝土之间尚无接触，需要向管道内压注水泥浆，使预应力钢筋与梁体混凝土粘结为一体。
3、预应力筋的锚固
在后张法中为了维持预应力筋的应力，必须将张拉后的预应力钢筋用锚具牢固的锚固在梁体混凝土上。锚具、夹具是保证预应力混凝土安全施工和结构可靠工作的关键设备，因此在选择锚具、夹具时应注意满足下列要求：
（1）锚具零部件一般选用45号优质碳素结构钢制作，除了强度要求外，还应满足规定的硬度要求，加工精度高，工作安全可靠，预应力损失小;
（2）张拉锚固方便，设备简单，使用安全。
目前预应力混凝土结构中锚具、夹具种类很多，但从原理上分只有三种，即：摩阻锚具、承压锚具、粘着锚具。
3.1摩阻锚固
摩阻锚固的原理是利用锥形楔块的侧向力摩阻力来防止钢丝滑动。这个侧向力最初是由千斤顶推动楔块而产生的，然后预应力筋受力时，又产生不可避免的滑动，这个滑动会带动楔块，于是增加了侧向力，直至两者平衡为止，预应力筋即被卡住。锚固预应力钢绞线的夹片锚属于摩阻锚固。
3.1.1夹片锚
夹片锚固体系主要作为锚固钢绞线束之用。由于钢绞线与周围接触面积小，且强度高，硬度大，固对锚具锚固性能要求很高。我国采用的锚具有JM锚具、XM锚具、QM锚具和OVM锚具系列，其中桥梁结构中采用OVM锚具较多。
夹片锚由锥孔的锚板和夹片组成。张拉时，每个锥孔穿进一根钢绞线，张拉后各自用夹片将孔中的钢绞线包夹锚固，每个锥孔各自成为一个独立的锚固单元。每个夹片锚具由多个独立锚固单元组成，能锚固ΦS15.2与ΦS12.7钢绞线所组成的预应力筋束。其特点是各根钢绞线独立工作，即使单根锥孔的钢绞线锚固失效，也不会影响全锚，只需对失效孔的钢绞线进行补拉。夹片锚具因锚板锥孔布置的需要，预留管道端部必须扩张，即工作锚下配置专门的铸铁喇叭形锚垫板。
3.2承压锚固
承压锚固系是指将预应力筋端头做成螺纹，预应力筋张拉完后柠紧螺帽，通过螺帽与垫板的承压作用将钢筋锚固。经扎螺纹钢筋就属于承压锚固之列。
3.2.1螺纹钢筋锚具
采用高强度钢筋作为预应力筋时，可采用螺纹锚具固定。采用可直接拧上螺帽和连接器套筒的高强精扎螺纹钢，这种钢筋沿长度方向具有规则但不连续的凸形螺纹，可在任意位置进行锚固和接长。
螺纹锚具受力明确，锚固可靠，预应力损失小，构造简单，施工方便，并能重复张拉、放松，是很有发展前途的。
4、预应力损失
由于施工因素、材料性能和环境条件的影响，预应力钢筋在张拉时所建立的张拉控制应力，会有所降低，这些减少的应力称为预应力损失。预应力钢筋的实际存于的有效应力，取决于张拉时的控制应力和预应力损失，为了使预应力钢筋中实际存于的有效预应力与设计值相符，必须对张拉控制应力和预应力损失进行准确的量测和估算。施工时可以通过测量预加力的大小和变形来标定控制应力，预应力损失则需要尽可能的估算。如果预应力损失估算过大，而实际发生较小，则有效预应力过大，可能使梁体出现裂缝，造成上拱过大等不利影响;如果预应力损失估算过小，而实际发生较大，则会造成有效预应力不足，梁体影响结构使用安全。因此应注意每一种预应力损失的估算。
预应力混凝土应考虑下列因素引起的预应力损失：
4.1摩阻损失
由于张拉预应力筋时预应力钢筋与管壁之间接触而产生的摩擦阻力，此摩擦阻力与张拉力的方向相反，因此钢筋中的实际应力比张拉端的应力读数小，即造成了预应力钢筋中的应力损失。摩阻力引起的预应力损失与很多因素有关，如预应力筋表面形状、管道材料、管道形状等。
实际上摩阻损失分为两部分：第一部分为弯曲影响的摩阻损失，仅在曲线部分加以考虑;第二部分由管道尺寸、位置的局部偏差所引起的摩阻损失，在直线段和曲线段加以考虑。
为了减少摩阻损失，常采用如下措施：
（1）采用两段同时张拉
对于纵向对称配置预应力筋的情况，最大应力损失发生在中间截面，管道长度x和曲线段切线角q均减少一半。
（2）对预应力钢筋进行超张拉
张拉端首先超张拉5%—10%，使得中间截面的预应力也相应提高，但张拉端到控制应力时，由于受到反向摩擦力的影响，这个回松的应力并没有传到中间截面，使得中间截面仍可保持较大的张拉应力。超张拉程序应符合有关施工规范的规定。
4.2锚具变形损失
当预应力筋张拉结束并进行封锚时，锚具将受到巨大的压力作用，由于锚具本身的变形、钢丝滑动、垫板缝隙压密等因素，均会使已锚固好的预应力筋略有松动，造成应力损失。
4.3混凝土的弹性压缩损失
由于受张拉设备的限制，预应力筋往往需分批张拉。这样，先张拉的钢筋就要受到后张拉者所引起的混凝土弹性压缩产生的应力损失。第一批张拉的钢筋应力损失最大，以后逐批减小，最后一批无损失。
分批张拉时，由于每批钢筋应力损失不同，造成每批钢筋的实际有效预应力不等。常用的补救方法有：
（1）对先张拉的预应力钢筋进行超张拉;
（2）对先张拉的预应力钢筋进行重复张拉。
4.4预应力钢筋的应力松弛损失
钢材的应力松弛与钢的成分、加工方式、张拉应力的大小及时间等因素有关。预应力钢筋有钢筋应力松弛引起的预应力损失终值，预应力钢绞线当需要分阶段计算钢筋松弛损失，其中间值与终极值的比值应根据建立预应力的时间按表1确定
表1 钢筋松弛损失中间值与终极值的比值
时间（d） 2 10 20 30 40
比值 0.5 0.61 0.74 0.87 1
4.5混凝土收缩和徐变损失
由于混凝土收缩和徐变的影响，会使预应力混凝土构件产生变形，因而引起预应力钢筋的应力损失。对与混凝土的收缩徐变造成的预应力损失，我们可以通过使用早强的高标号混凝土，减少水泥用量，降低水灰比，振捣密实，以及加强养护来达到减少的目的。
5、结语
总之，结构的预应力损失對于建（构）造物的结构是十分不利的。我们应通过合理的设计与计算，并采取妥善的施工措施，尽可能减少其预应力的损失，使得建（构）造物更加安全可靠。
在预应力混凝土构件中，应根据所采用的施工方法，按照不同的工作阶段考虑有关预应力的损失。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，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。不仅如此，这些因素还相互制约，相互影响，精确计算十分复杂和困难。合理的对总预应力损失进行近似估算和简化计算，是十分必要的的，具有重要的工程实践价值。
参考文献：
1、TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》
2、TB10752-2010《高速铁路桥涵工程》
3、张继尧，王昌将，悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，2003