《鋼筋混凝土結構》預應力損失預應力混凝土結構目錄1.預應力損失2.預應力損失的分析與計算3.鋼筋的有效預應力在預應力混凝土構件施工及使用過程中，預應力鋼筋的張拉應力值由于張拉工藝和材料特性等原因逐漸降低的現象稱為預應力損失。由于最終穩定后的應力值才對構件產生實際的預應力效果。因此，預應力損失是預應力混凝土結構設計和施工中的一個關鍵的問題。

過高或過低估計預應力損失，都會對結構的使用性能產生不利影響。1.預應力損失1.預應力損失

《公路橋規》規定，預應力混凝土構件在持久狀況正常使用極限狀態中，應考慮以下6項損失：1）預應力筋與管道壁之間摩擦損失σl12）錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失σl23）預應力鋼筋與臺座間的溫差損失σl34）混凝土的彈性壓縮損失σl45）預應力鋼筋的應力松弛損失σl56）混凝土的收縮和徐變引起的應力損失σl61）預應力筋與管道壁間摩擦引起的應力損失—摩擦損失σl1(只存在于后張法構件中）

摩擦損失包括兩部分：

（1）由管道的位置偏差引起的、孔壁粗糙及鋼筋表面的粗糙等原因，使得預應力鋼筋與孔壁摩擦產生損失——也稱為管道偏差影響摩擦損失，其數值較??；2.預應力損失的分析與計算管道摩阻引起的鋼筋預應力損失計算簡圖

（2）張拉曲線預應力鋼筋，由于孔道的曲率，預應力筋與孔之間產生徑向壓力所引起的摩擦損失——稱為彎道影響摩擦損失，其數值較大。

摩擦損失計算公式為：

μ—預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數，可按附表10.3-1采用；2.預應力損失的分析與計算θ—從張拉端至計算截面間管道平面曲線的夾角之和（rad）;空間曲線k—管道每米局部偏差對摩擦的影響系數，可按附表10.3-1采用；x—從張拉端至計算截面的管道長度，可近似的取該段管道在構件縱軸上的投影長度（m）。2.預應力損失的分析與計算減少摩擦損失σl1的措施：

采用兩端張拉；2.預應力損失的分析與計算

采用超張拉。

超張拉可使構件截面應力也相應提高，當張拉回降至σcon時，鋼筋因回縮受到反向摩擦力的作用，此回縮對受力最大的跨中截面影響很小，使跨中截面的預加應力得以提高。

注意：對于一般夾片式錨具（鋼筋回縮自錨式錨具）不宜采用超張拉工藝。2.預應力損失的分析與計算對于鋼絞線束對于鋼絲束

對于后張法預應力鋼筋，其張拉工藝按下列要求進行：0→初應力（0.1~0.15σcon左右）→1.05σcon

（持荷2min）→σcon錨固0→初應力（0.1~0.15σcon左右）→1.05σcon

（持荷2min）→0→σcon錨固2.預應力損失的分析與計算

2）錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失——錨固損失σl2

當預應力張拉結束并進行錨固時，錨具受力變形、錨下墊板縫隙被壓密以及鋼筋向內回縮，此外，拼裝式構件的接縫，在錨固后也將被壓密變形引起的應力損失σl2

。

2.預應力損失的分析與計算

直線管道可忽略鋼筋回縮時的摩阻影響，近似按下式計算：式中：ΣΔl—張拉端錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值之和（mm），可按附表10.3-2采用；l—張拉端至錨固端之間的距離；Ep—預應力鋼筋的彈性模量。2.預應力損失的分析與計算

曲線管道應考慮反向摩阻的影響，反向摩阻的管道摩阻系數假定與正向摩阻的相同。

鋼筋張拉時，曲線預應力筋與管道壁間摩擦力阻礙鋼筋運動引起預應力損失σl1。同樣，錨固時預應力筋回縮，因管道壁的摩擦力受到阻礙，此摩阻力方向與張拉鋼筋的摩阻力方向相反，稱為反向摩阻力。2.預應力損失的分析與計算2.預應力損失

假定張拉端至錨固端范圍內由管道摩阻引起的預應力損失沿梁長方向均勻分配。

《公路橋規》σl2(x)簡化計算方法

當lf≤l時，預應力鋼筋離張拉端x處考慮反摩阻后的預應力損失Δσx（σl2）：

當lf>l時，預應力鋼筋離張拉端x’處考慮反摩阻后的預應力損失Δσ’x（σ’l2）：2.預應力損失的分析與計算減小σl2損失的方法：

采用超張拉；

選用ΣΔl值小的錨具，尤其對于短小構件尤為重要。

注意：采用兩端張拉會使σl2損失增大。2.預應力損失的分析與計算3）鋼筋與臺座間的溫差引起的應力損失—溫差損失σl3（只存在于先張法構件中）

先張法構件在采用加熱方法養護混凝土時，新澆混凝土尚未結硬，鋼筋受熱膨脹，而臺座固定不動，鋼筋長度保持不變，預應力筋相當于發生松弛引起應力下降σl3

。降溫時預應力筋和混凝土已經形成整體，應力損失不能恢復。2.預應力損失的分析與計算

假設張拉時鋼筋與臺座的溫度均為t1，混凝土加熱養護時的最高溫度為t2，此時鋼筋尚未與混凝土粘結，溫度由t1升為t2后鋼筋在混凝土中自由變形Δlt：

2.預應力損失的分析與計算

當停止升溫養護時，混凝土已與鋼筋粘結在一起，鋼筋和混凝土將同時隨溫度變化而共同伸縮，因養護升溫所降低的應力已不可恢復，形成溫差應力損失σl3：

2.預應力損失的分析與計算

取預應力鋼筋的彈性模量為Ep=2×105MPa，其溫度線膨脹系數α=1×10-5/°C則有：

2.預應力損失的分析與計算減小溫差損失σl3的措施：1）采用二次升溫的養護方法第一次由常溫t1升溫至t’2進行養護。初次升溫的溫度一般控制在20℃以內，待混凝土達到一定強度（例如7.5-10MPa）能夠阻止鋼筋在混凝土中自由滑移后，再將溫度升至t2進行養護。2.預應力損失的分析與計算

此時，鋼筋將和混凝土一起變形，不會因第二次升溫而引起應力損失，故計算的σl3

溫差只是（t2’-t1）。

2）在鋼模上張拉預應力鋼筋如果張拉臺座與被養護構件是共同受熱、共同變形時，則不應計入此項應力損失。2.預應力損失的分析與計算

4）混凝土彈性壓縮引起的應力損失——彈性壓縮損失σl4

當混凝土受到預壓力產生壓縮變形時，已經錨固于構件上的預應力鋼筋也會產生壓縮應變εp=εc，從而產生應力損失，即混凝土彈性壓縮損失σl4

。2.預應力損失的分析與計算（1）先張法構件 當預應力鋼筋放張時，混凝土的彈性壓縮應變引起的應力損失為：

σpc—鋼筋重心處，由預加力Np0產生的混凝土預壓應力。2.預應力損失的分析與計算（2）后張法構件 一次張拉時可不考慮σl4，當采用分批張拉錨固，張拉后批鋼筋時所產生的混凝土彈性壓縮變形將使先批已張拉并錨固的預應力鋼筋產生應力損失，稱為分批張拉應力損失，也以σl4表示。《公路橋規》規定σl4可按下式計算：

∑Δσpc——在計算截面上先張拉的鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋所產生的混凝土法向應力之和。2.預應力損失的分析與計算

（2）假定同一截面內的所有預應力鋼筋，都集中布于其合力作用點處，并假定各批預應力鋼筋的張拉力都相等，等于各批鋼筋張拉力的平均值。簡支梁近似求解∑Δσpc的方法：

（1）取應力控制的截面作為全梁的平均截面進行計算，其余截面不另計算，簡支梁可以取l/4截面。2.預應力損失的分析與計算

對于各批張拉預應力鋼筋根數相同的情況,計算得到分批張拉引起的平均應力損失為：

σpc—計算截面全部鋼筋重心處由張拉所有預應力鋼筋產生的混凝土法向應力。m—預應力鋼筋的總批數；2.預應力損失的分析與計算

分批張拉時，由于每批預應力鋼筋損失不同，造成每批鋼筋的實際有效預應力不同，常用的補救方法是：1）對先張拉的鋼筋進行超張拉；2）對先張拉的鋼筋進行重復張拉。2.預應力損失的分析與計算5）鋼筋松弛引起的應力損失—松弛損失σl5

鋼筋在應變保持不變的情況下，應力隨時間的增長而降低的現象稱作松弛。預應力鋼筋松弛曲線2.預應力損失的分析與計算鋼筋松弛特點：鋼筋初應力越高，應力松弛越大；鋼筋松弛量的大小主要與鋼筋的品質有關，預應力鋼絲和鋼絞線按加工工藝分為Ⅰ級松弛（普通松弛）Ⅱ級松弛（低松弛）兩種，低松弛鋼筋的松弛值不到普通松弛鋼筋的1/3；鋼筋松弛時間有關，初期發展最快，24h內可完成50%。2.預應力損失的分析與計算由鋼筋松弛引起的應力損失終值，按下列規定計算：對于精軋螺紋鋼筋一次張拉超張拉

2.預應力損失的分析與計算 對于預應力鋼絲、鋼絞線

Ψ——張拉系數，一次張拉Ψ=1.0，超張拉Ψ=0.9；ζ——鋼筋松弛系數，Ⅰ級松弛（普通松弛）

ζ

=1.0，Ⅱ級松弛（低松弛）ζ

=0.3；σpe—傳力錨固時的鋼筋應力，先張法構件σpe=σcon-σl2

；后張法構件σpe=σcon-σl1–σl2-σl4。

2.預應力損失的分析與計算2.預應力損失

6）混凝土收縮和徐變引起的應力損失—收縮徐變損失σl6受拉區、受壓區預應力鋼筋的預應力損失為：

減小σl6的措施：采用高標號水泥，減少水泥用量，降低水灰比；采用級配良好的骨料，加強振搗，提高混凝土的密實性；加強養護，以減少混凝土的收縮，控制混凝土應力σpc，要求σpc

≤0.5fck,以防止發生非線性徐變。2.預應力損失的分析與計算3.鋼筋的有效應力預應力鋼筋的有效應力σpe，為預應力鋼筋錨下控制應力σcon扣除相應階段的預應力損失σl后實際殘存的預應力值。表10.3-5各階段預應力