预应力混凝土构件

预应力混凝土构件

1．钢筋混凝土结构在使用中存在哪两个问题？预应力混凝土的概念如何？

答：钢筋混凝土结构在使用中存在两个问题：一是带裂缝工作，裂缝的存在降低了构件的刚度，而裂缝的开展又使处于高湿度或侵蚀性环境中的构件耐久性有所降低；二是很难合理利用高强度材料。为满足变形和裂缝控制的要求，需要增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。

预应力混凝土是采用预先加压的方法间接提高混凝土的抗拉强度，克服了混凝土容易开裂的缺点，可延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂度和刚度，并取得节约钢筋，减轻自重的效果。

2．按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后顺序，施加预应力的方法可分为哪两种？

答：按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后顺序，施加预应力的方法可分为：先张法、后张法两种。

3．先张法施工的具体过程包括哪几个主要环节？先张法构件中的预应力是如何传递的？什么是先张法？先张法施工有何特点和适用？

答：先张法施工的具体过程是：（1）张拉：先在台座上按设计规定的拉力用张拉机械或电热张拉钢筋，（2）固定：用夹具将其临时固定在台座上或模板上，（3）浇注：然后浇筑混凝土，（4）放松：待混凝土达到一定强度（一般不低于设计强度的75%）后，把张拉的钢筋放松，钢筋回缩时产生的回缩力，通过钢筋与混凝土之间的粘结作用传递给混凝土，使混凝土获得了预压应力。

先张法构件中的预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传递的。

这种先张拉钢筋、后浇灌混凝土的方法称为先张法。

先张法施工的特点和适用：先张法施工工艺简单，可以大批量生产预应力混凝土构件，同时，先张法不用工作锚具，可重复利用模板，迅速施加预应力，节省大量价格昂贵的锚具及金属附件，是一种非常经济的施加预应力方法，适合工厂化成批生产中、小型预应力构件。但是，先张法生产所用的台座及张拉设备一次性投资费用较大，而且台座一般只能固定在一处，不够灵活。

4．后张法施工的主要工序包括哪几个环节？后张法构件中的预应力是如何传递的？什么是后张法？后张法施工有何特点和适用？

答：后张法施工的主要工序是：（1）浇注：先浇筑混凝土，在构件中配置预应力钢筋的部位上预留孔道，（2）穿筋：等混凝土达到一定强度（不低于设计强度的75%）后，将钢筋穿过预留孔道，（3）张拉锚固：以构件本身作为支承张拉钢筋，同时混凝土被压缩并获得预压应力。当预应力钢筋达到设计拉力后，用锚具将其锚固在构件两端，保持钢筋和混凝土内的应力。（4）灌浆：最后，用高压泵在预留孔内压注水泥浆，保护预应力钢筋不被锈蚀，并与混凝土结为整体；也可不灌浆，完全通过锚具传递预压力，形成无粘结的预应力构件。

后张法构件是依靠锚具来传递和保持预加应力的。对混凝土构件施加预压力的途径不同，是先张法和后张法的本质差别所在。

后张法是先浇筑混凝土，待混凝土结硬并达到一定的强度后，再在构件上张拉钢筋的方法。

后张法施工的特点和适用：后张法不需要台座，所以构件可在工厂预制，也可现场施工，应用比较灵活。但是，后张法构件只能单一逐个地施加预应力，工序较多，操作也较麻烦，而且，后张法的锚具耗钢量大，锚具加工要求的精度较高，成本较贵。因此，后张法适用于运输不便的大、中型构件。

5．电热张拉法施加预应力的原理是什么？电热张拉法有何特点？电热张拉法有何应用？

答：电热张拉法是利用钢筋热胀冷缩的原理，在预应力钢筋上通过强大的电流，短时间内将钢筋加热，使钢筋的温度升高，钢筋随之伸长。当钢筋伸长到要求长度后，切断电源，锚固钢筋。随着温度的下降，钢筋逐渐冷却回缩，从而在混凝土中产生预压应力。所以，电热法只不过是以电热代替千斤顶的机械张拉，可用于先张法和后张法。

电热张拉法具有设备简单、操作方便、生产效率高、无摩擦损失、便于曲线张拉和高空作业等优点；但也有耗电量较大、用伸长值控制应力不易准确、成批生产尚需校核张拉力等缺点。

以冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋作预应力筋的结构，都可用电热张拉法施加预应力，特别是圆形预应力混凝土结构（如水池、油罐等）和无粘结波形配筋的升板结构，尤宜采用电热张拉法。

6．何谓锚具和夹具？在设计、制造和选用锚具、夹具时必须满足哪些要求？

答：锚具和夹具是在制作预应力构件时锚固夹持预应力钢筋的工具。一般认为预应力构件制成后能够取下重复使用的称夹具，而留在构件上不再取下的称锚具。锚具多用在后张法生产的构件中。有时为了简便起见，将锚具和夹具统称为锚具。

锚具、夹具主要依靠摩阻、握裹和承压锚固来锚住或夹住钢筋，是保证预应力混凝土结构安全可靠的关键因素之一。因此，在设计、制造和选用锚具、夹具时必须满足以下要求：（1）安全可靠，锚具的本身具有足够的强度和刚度；

（2）应使预应力钢筋在锚具内尽可能不产生滑移，以减少预应力的损失；

（3）构造简单，便于机械加工制作，省材料，价格宜低；

（4）施工简便，使用安全方便。

7．目前预应力混凝土结构中常用的锚具有哪几种？这些锚具的工作原理如何，各有何特点和适用？

答：目前预应力混凝土结构中常用的锚具有：螺丝端杆锚具、夹片式锚具、镦头锚具和锥形锚具。

（1）螺丝端杆锚具

在单根预应力钢筋的两端各焊上一短段螺丝端杆，套以螺帽和垫板，即形成螺丝端杆锚具。预应力钢筋通过螺丝端杆螺纹斜面上的承压力将预拉力传到螺帽，再经过垫板传至预留孔道口四周的混凝土构件上。

这种锚具的优点是操作比较简单，滑动很小，便于再次张拉。缺点是对预应力钢筋长度的精确度要求高，不能太长或太短，以避免发生螺纹长度不够等情况。可用于先张法、后张法或电热法锚固直径36mm以下的单根粗钢筋（冷拉Ⅱ、Ⅲ级钢筋）。

（2）夹片式锚具

夹片式锚具主要有JMl2型、JMl5型、JM型、XM型锚具等型式。

这种锚具由锚环和夹片组成，可锚固钢绞线或钢丝束。夹片块数与预应力钢筋或钢绞线的根数相同，张拉时，每个锥孔放置1根钢绞线，张拉后各自用夹片将孔中的该根钢铰线抱夹锚固，每个锥孔各自成为一个独立的锚固单元。所以其特点是各根钢铰线均独立工作，任何一组夹具滑移、碎裂或钢绞线拉断，都不会影响同束中其他钢绞线的锚固，只需对失效锥孔内的钢铰线进行补拉即可。

夹片呈楔形，上有两个圆弧形槽，槽内有齿纹，依靠摩擦力锚固预应力钢筋，通过夹片的楔入作用将承压力传给锚环，再由锚环挤压混凝土。

JMl2型锚具主要缺点是钢筋内缩量较大。其余几种锚具有锚固较可靠、互换性好、自锚性能强、

张拉钢筋的根数多，施工操作也较简便等优点。

（3）镦头锚具

镦头式锚具有钢丝束镦头锚具和单根镦头夹具。钢丝束镦头锚具分A型和B型。A型由锚圈和螺母组成，用于张拉端。B型为锚板，用于固定端。

镦头锚具是利用钢丝的粗镦头来锚固预应力钢丝的。其特点是锚固性能可靠，锚固力大，张拉操作方便。但要求钢筋或钢丝束的长度有较高的精度。

（4）锥形锚具

锥形锚具由锚圈及带齿的圆锥体锚塞组成，锚塞中间有小孔作锚固后灌浆之用。用千斤顶张拉钢筋后将锚塞顶压入锚圈内，利用钢丝在锚塞和锚圈之间的摩擦力锚固钢丝。预应力钢筋依靠摩擦力将预拉力传到锚环，再由锚环通过承压力和粘结力将预拉力传到混凝土构件上。这种锚具可用于锚固多根直径为5～12mm的平行钢丝束，或者锚固多根直径为13～15mm的平行钢绞线束。

其优点是效率高，缺点是滑移大，且不易保证每根钢筋（丝）中的应力均匀。

8．预应力混凝土构件对混凝土有哪些要求？为什么说“预应力混凝土必须采用强度高的混凝土，而且，所用预应力筋的强度越高，混凝土等级相应要求越高”？

答：预应力混凝土构件对混凝土的要求是：

（1）高强度。《混凝土结构设计规范》（以下简称《规范》）规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C30。对采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋的构件，特别是大跨度结构，混凝土强度等级不宜低于C40。

（2）收缩、徐变小

在预应力混凝土结构中，混凝土因收缩和徐变产生的变形，将会导致预加应力值的降低即预应力损失，并使结构或构件的挠度发生显著的变化，所以，要求混凝土的收缩、徐变小。

（3）快硬、早强

可尽早施加预应力，提高台座、锚具、夹具等设备的周转率，加快施工进度，降低间接管理费用。

预应力混凝土必须采用强度高的混凝土，而且，所用预应力筋的强度越高，混凝土等级相应要求越高。这是因为：

（1）强度高的混凝土可提高先张法构件钢筋与混凝土之间的粘结力；提高后张法构件锚固端的局部承压承载力；

（2）高强混凝土具有较高的抗拉强度，从而使预应力结构具有较高的抗裂强度。

8．预应力混凝土构件对所用的钢筋（或钢丝）有哪些要求？

答：预应力混凝土构件所用的钢筋（或钢丝），从制造阶段开始，直到破坏，始终处于高应力状态，因此对其应有较高的要求，具体如下：

（1）强度高。混凝土预压应力的大小，取决于预应力钢筋张拉应力的大小。为保证预应力钢筋在构件制作过程中出现各种应力损失后仍存有较高的应力，需要采用较高的张拉应力，从而预应力钢筋应具有较高的抗拉强度。

（2）具有一定的塑性。高强钢筋的塑性性能一般较低，为了保证结构或构件在破坏前有较大的变形能力，避免预应力混凝土构件发生脆性破坏，要求预应力钢筋在拉断前，具有一定的伸长率。当构件处于低温或受冲击荷载作用时，更应注意对钢筋塑性和抗冲击韧性的要求。一般要求极限伸

长率>4％。

（3）良好的加工性能。如良好的可焊性；钢筋经过“冷镦”或“热镦”后并不影响其原来的物理力学性能等。

（4）与混凝土之间能较好地粘结。这一点对先张法预应力混凝土构件尤为重要，因为在传递长度内钢筋与混凝土间的粘结强度是建立预应力的保证，所以对于先张法构件，当采用高强钢丝时，其表面应经过“刻痕”或“压波”等措施进行处理。

（5）供应长度应尽可能长。这样在需用长预应力钢筋时可以避免钢筋接头和材料损失。

为此，《规范》规定，预应力混凝土构件中的预应力钢材宜采用钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。

9．预应力混凝土有哪些优点与缺点？

答：预应力混凝土是将高强度混凝土与高强度钢材“能动”地结合在一起，这种结合是靠张拉钢筋并将其锚固于混凝土，从而使混凝土受压来实现。这种能动的结合使两种材料都产生非常好的性能：钢材是延性材料，现用预加应力的方法可使其在高拉力下工作，充分利用其强度；混凝土在抗拉能力上是脆性材料，现由于受到预压而有所改善，而其抗压能力并未真正受到损害。所以，预应力混凝土是两种高强度材料的理想结合，它主要具有如下优点：

（1）改善和提高了结构或构件的受力性能（如抗裂、变形、抗剪等）。

由于预应力的作用，克服了混凝土抗拉能力低的弱点，不仅提高了构件的抗裂度和刚度，还能减小受弯构件承受荷载后的变形：使用荷载下，预应力混凝土梁、板的挠度，往往只有相同情况下普通钢筋混凝土梁、板的几分之一。

试验表明，纵向预应力钢筋起着锚栓的作用，阻碍着构件斜裂缝的出现与开展，因而可提高构件的抗剪能力。在剪力较大的受弯构件中，可将预应力钢筋在端部弯起，曲线钢筋预应力合力的竖向分力将部分的抵消剪力，因而也对构件抗剪能力的提高产生积极作用。

此外，当受压构件的长细比较大时，在受到一定的压力后便容易被压弯，以致丧失稳定而破坏。如果对普通钢筋混凝土柱施加预应力，使纵向受力钢筋张拉得很紧，不但预应力钢筋本身不容易压弯，而且可以帮助周围的混凝土提高抵抗压弯的能力，从而提高了构件的稳定性。这也是为什么在必要时将钢筋混凝土桩做成预应力混凝土桩的道理。

（2）节约钢筋、混凝土，减轻结构的自重。

在预应力混凝土结构在使用高强度材料后，可以减小构件的截面尺寸，节省钢材和混凝土，降低结构的自重。

（3）提高结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。

预加应力能有效地控制混凝土的开裂或裂缝宽度，避免或减少有害介质对钢筋的侵蚀，延长结构或构件的使用年限；而高强混凝土的耐久性也高，从而提高了结构或构件的耐久性。

预应力混凝土承重结构有很高的疲劳强度，因为即使是部分预应力，钢筋应力的变化幅度也小，所以远远低于疲劳强度。

另外，在同等条件下，由于预应力结构自重减轻，受到的地震荷载减小，所以预应力结构的抗震能力比普通钢筋混凝土的高。

（4）可以解决使用其它结构材料难以解决的技术问题，建造各类大型、大跨、重载、高耸的建筑工程。

例如预应力技术用于楼盖与屋盖中，可以增加结构的跨度，降低层高、增加使用面积；采用预

应力斜拉结构或预应力悬挂结构，可解决大跨度桥梁建造中存在的跨度愈大、自重愈大、变形愈大的技术难题；而预应力技术用于高耸结构中时，可减少变形，有利于抗震、抗风以及结构的使用。

预应力混凝土构件具有很多的缺点是：构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性也差些。但是从某种意义上讲，预应力混凝土从本质上改善了普通钢筋混凝土构件的性能，因此应尽量推广使用预应力混凝土。一般来说，裂缝控制等级较高的结构、大跨度或受力很大的构件以及对构件的刚度和变形控制要求较高的结构宜优先采用预应力混凝土。

10．什么是有粘结预应力筋？什么是无粘结预应力筋？它们各有何特点？

答：在后张法构件中，通常先在构件中预留孔道，待混凝土结硬后，穿入预应力筋进行张拉至控制应力并锚固，最后用压力灌浆将预留孔道的孔隙填实。这种沿预应力筋全长均与混凝土存在粘结作用、而不能发生纵向相对滑动的称为有粘结预应力筋。相应的构件则称为有粘结后张构件。目前我国大多数后张法构件均属此类。其缺点是预留孔道、穿筋、灌浆等工序均较费时；灌浆操作不慎时，还可造成预应力筋锈蚀，产生事故隐患。而采用无粘结预应力技术，可避免上述缺点。

无粘结预应力筋是在预应力筋的外表面涂以沥青、油脂或其他润滑防锈材料，以减小摩擦力并防止锈蚀，然后用纸带或塑料带包裹或套以塑料管，以防止在施工过程中碰坏涂料层，象普通钢筋一样，直接按设计部位放入构件模扳中浇捣混凝土，由于预应力筋有油纸和塑料套管与混凝土隔离，所以当混凝土达到规定强度后即可进行张拉。无粘结预应力筋虽然可以大大简化现场施工工艺，但是它对锚具的质量和防腐蚀要求较高，锚具区应用混凝土或环氧树脂水泥浆进行封口处理，防止潮气入侵。

11．无粘结构件的受力性能与有粘结构件有何不同？

答：无粘结构件的受力性能与有粘结构件不同：

首先，在荷载作用下，有粘结构件中预应力筋的应力沿全长是不断变化的；而无粘结构件中预应力筋的应力却是沿全长不变的。

其次，二者的变形能不同。有粘结预应力构件中由于粘结力的存在，挠度较小，开裂荷载较高，裂缝细而密；而无粘结构件则恰好相反，且卸载后裂缝常不能完全闭合。所以，在无粘结预应力构件中，应设置一定数量的非预应力筋，以改善其抗震性能。

无粘结预应力结构构件的抗震性能是目前尚在研究的课题，因此，对有较高抗震设防要求的结构构件，采用无粘结预应力混凝土时应特别慎重。

12．根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同，预应力混凝土构件分为哪几种？其定义如何？

答：根据预加应力值大小对构件截面裂缝控制程度的不同，预应力混凝土构件分为全预应力、限值预应力和部分预应力。

当混凝土受拉区内的预压应力较高，构件在使用荷载作用下所产生的拉应力不足以抵消原先存在的压应力，即截面混凝土不会出现拉应力，这样的构件即为全预应力混凝土构件，大致相当于《规范》中严格要求不出现裂缝的一级构件；当使用荷载作用下根据荷载效应组合情况，不同程度地保证混凝土不开裂的构件，则称为限值预应力混凝土构件，它相当于《规范》中一般要求不出现裂缝的二级构件；当使用荷载作用下，允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，则称为部分预应力混凝土构件，它相当于《规范》中允许出现裂缝的三级构件。

13．全预应力混凝土构件的优点与缺点如何？

答：由于全预应力混凝土构件的预应力值大，截面混凝土不开裂，因而构件的刚度大，抗裂性能好；而且构件在使用荷载作用下不开裂，基本处于弹性状态，所以构件的受力分析可应用材料力学的有关公式，使计算工作大大简化。但是它也有缺点，比如：

（1）反拱值往往过大。由于截面预加应力值高，尤其对永久荷载小、可变荷载大的情况，一旦可变荷载不存在时，可能产生过大的反拱，导致地面、隔墙开裂、墙面不平等问题；而且混凝土的徐变会使反拱值随时间的增长而发展，影响上部结构构件的正常使用；

（2）张拉端的局部承压应力较高，需增设钢筋网片以加强混凝土的局部承压力；

（3）延性较差。由于全预应力混凝土构件的开裂荷载与破坏荷载较为接近，致使构件破坏时的变形能力较差，不利于结构抗震。

14．部分预应力混凝土构件的优点与缺点如何？

答：部分预应力混凝土则可根据构件的不同使用要求、可变荷载的作用情况及环境条件等确定所需施加的预应力的大小，对裂缝和变形进行合理的控制，降低了预加应力值，从而减少了锚具用量；且由于配有非预应力钢筋，所以其正截面受弯的延性较好，有利于结构抗震；同时可控制反拱值不致过大；简化张拉、锚固等工艺，从而获得较好的综合经济效益，是目前预应力混凝土构件的一种发展趋势。但是部分预应力混凝土构件的计算复杂。

15．何谓张拉控制应力？如何表示？

答：张拉控制应力是指预应力钢筋被张拉时达到的最大应力值。也就是张拉设备（如千斤顶油压表）所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积所得到的应力值，以σcon表示。

16．为什么张拉控制应力取值不应过低也不应过高？

答：张拉控制应力的取值，直接影响到预应力混凝土的使用效果。如果张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过各种损失后，对混凝土产生的预压应力过小，起不到应有的作用；如果张拉控制应力取值过高，则会产生如下不良后果：

（1）在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力（称为预拉力）甚至开裂；而对后张法构件则可能造成端部混凝土局压破坏；

（2）构件出现裂缝时的荷载值与极限荷载值很接近，使构件在破坏前无明显的预兆，构件的延性较差；

（3）当构件进行超张拉时，可能使个别钢筋的应力超过屈服强度，产生永久变形或脆断；

（4）因张拉力的测量可能不够准确或焊接质量出现问题，如σcon过高，容易发生安全事故；

（5）σcon过高会增大松弛应力损失。因为松弛损失与σcon的大小有关，σcon大，则松弛损失也大。

所以，张拉控制应力取值不应过低也不应过高。

17．为什么“对于热处理钢筋先张法构件张拉控制应力的取值高于后张法，而对于消除应力钢丝和钢铰线先张法与后张法构件张拉控制应力的取值相同”？

答：对于热处理钢筋，先张法构件张拉控制应力的取值高于后张法。这是由于先张法和后张法的施工工艺不同造成的。先张法是先张拉钢筋、后浇灌混凝土、再切断钢筋。切断钢筋时，混凝土

受压而缩短，钢筋亦随之缩短，从而预应力钢筋中的拉应力降低，小于σcon；而后张法却是先浇筑混凝土、后张拉钢筋。在张拉钢筋的同时，混凝土被压缩，混凝土压缩和张拉钢筋是同时完成的，所以张拉设备千斤顶所指示的张拉控制应力已扣除混凝土弹性压缩后的钢筋应力。为了使两种张拉方法所得的预应力保持在相同的水平，后张法构件的张拉控制应力值应适当低于先张法。对于消除应力钢丝和钢铰线，由于它们材质较稳定，张拉过程中的高应力在固定后降低很快，一般不会在张拉过程中产生拉断事故。故不考虑张拉方法的差别，且其张拉控制应力的取值系数高于热处理钢筋的取值系数。

18．什么是预应力损失？它的总和约为预应力筋最初张拉应力的多少？

答：在预应力混凝土构件，从张拉钢筋建立预应力初始值开始，到构件制作和使用过程中，预应力钢筋的张拉应力值将随着时间的推移而不断降低。我们将这种预应力降低的现象称为预应力损失，它的总和约为预应力筋最初张拉应力的15～30%。

19．通常情况下，主要考虑哪些预应力损失？

答：通常情况下，主要考虑以下六项预应力损失：

（1）预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；

（2）预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失；

（3）混凝土加热养护时受张拉的预应力筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失；

（4）钢筋应力松弛引起的预应力损失；

（5）混凝土收缩、徐变的预应力损失；

（6）用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失。

20．预应力损失产生的原因以及减少预应力损失的措施如何？

答：．预应力损失产生的原因以及减少预应力损失的措施：

（1）预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；

预应力直线钢筋当张拉到张拉控制应力σcon后，锚固在台座或构件上时，锚具、垫板与构件之间的缝隙会被挤紧，以及钢筋和楔块在锚具内的滑移，引起被拉紧的钢筋内缩，应力下降，由此引起的预应力损失值用σl1（N/mm2）表示。

减少直线预应力筋的措施有：

1）尽量少用垫板，因每增加一块垫板，a值就增加l mm；

2）选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具；

3）增加台座长度。因值与台座长度成反比，采用先张法生产的构件，当台座长度为100米以上时，可忽略不计。

（2）预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失；

后张法张拉钢筋时，由于钢筋与预留孔道壁之间的摩擦，使预应力筋产生预应力损失。显然，距离预应力筋张拉端越远，，构件各截面上的预应力越少，这种应力差额称为摩擦损失，以σl2表示。摩擦损失由两部分组成：一是由于孔道位置偏差产生的；二是由于预应力筋为曲线形而产生的。直线管道的摩擦损失只有第一部分，而曲线管道的摩擦损失则是两部分之和，因此曲线管道的摩擦损失要更大一些。

减少的措施有：

1）对于较长的构件可采用两端张拉，则计算中的孔道长度即可减少一半。两端张拉可大大减少

摩擦损失，但将引起的增加，故应用时应予以权衡。

2）可采用超张拉，以抵消摩擦引起的部分损失。

应当指出，先张法构件中，张拉钢筋时混凝土尚未浇灌，所以无此项损失。

（3）混凝土加热养护时受张拉的预应力筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失；

为了缩短先张法构件的生产周期，浇灌混凝土后常采用蒸汽养护的办法加速混凝土的硬结。在

加热养护初期，混凝土尚未硬结，钢筋处于自由变形状态，受热伸长，而张拉台座的距离是固定的，

所以钢筋变形略有恢复，应力降低，产生预应力损失σl3。降温时，钢筋与混凝土间已建立粘结力，

二者一起回缩。由于钢筋和混凝土的温度膨胀系数相近，所以降低了的预应力σl3无法恢复。

减少损失的措施是：采用两次升温养护。即先在常温下养护，待混凝土达到一定强度如C7.5～

C10时，再逐渐升温至规定的养护温度，这样，第二次升温时，钢筋和混凝土之间的粘结力可阻止钢筋在混凝土中自由滑移，自然不会引起应力损失了。

需要说明的是：

1）后张法构件及不采用加热养护的先张法构件中均无此项预应力损失。

2）当采用钢模工厂化生产先张法构件时，由于预应力钢筋锚固在钢模上，两者共同受热，同步伸长，不应考虑此项损失。

（4）钢筋应力松弛引起的预应力损失；

钢筋在高应力作用下其塑性变形具有随时间而增长的性质。当钢筋在一定拉应力下，将其长度保持不变时，则表现为应力随时间的增长而降低，这种现象称为钢筋的应力松弛。显然，当预应力筋张拉后固定在台座或构件上时，都会产生应力松弛，造成预应力筋中的应力损失，称其为应力松弛引起的预应力损失。

减少损失的措施：采用超张拉来减少σl4损失。这是因为在高应力短时间所产生的松弛损失与低应力下经过较长时间才能完成的松弛损失大抵相同，所以经过超张拉再重新张拉至σcon时，部分松弛损失业已完成，从而减少了松弛引起的预应力损失。采用超张拉可使钢筋的应力松弛减少40%～60%。

（5）混凝土收缩、徐变的预应力损失；

预应力混凝土构件中，混凝土结硬时会发生体积收缩；而在预应力作用下，混凝土沿受压方向

发生徐变。两者均使构件缩短，预应力筋随之内缩，导致预应力损失。由于收缩与徐变是伴随产生，

且二者的影响因素、由二者引起的钢筋应力的变化规律均很相似，因此《规范》将这两项预应力损

失合在一起考虑。在总的预应力损失中，由混凝土收缩、徐变引起的预应力损失所占比重最大。

减少σl5损失的措施：

1）采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用干硬性混凝土；

2）采用级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；

3）加强养护，以减少混凝土的收缩。

（6）用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失；

电杆、水池、油罐、压力管道等环形构件，可配置环状或螺旋式预应力钢筋，采用后张法直接在混凝土上进行张拉。混凝土在预应力筋的挤压力下发生局部压陷，使环形构件的直径有所减小，造成预应力筋的拉应力降低，用表示此项应力损失。

σl6的大小与环形构件的直径d成反比，直径越小，损失越大，因此《规范》规定：当时，

当时，

21．预应力损失值如何组合？《规范》对总损失值有何规定？

答：预应力损失值的组合：

《规范》将这些损失分作两批，以混凝土预压完成前后作为分界。混凝土受预压前的各项预应力损失称为第一批损失；混凝土受预压完成后出现的各项预应力损失称为第二批损失。预应力构件在各阶段的预应力损失值宜按表10-5的规定进行组合。

各阶段预应力损失值的组合表10-5

预应力损失值的组合先张法构件后张法构件

混凝土预压前（第一批）的损失

混凝土预压前（第二批）的损失

注：

况确定。

考虑到各项预应力损失的离散性，实际损失值有可能比按《规范》的计算值高，所以当计算求得的预应力总损失值σl小于下列数值时，应按下列数值取用。

先张法构件：100N/mm2

后张法构件：80N/mm2

22．预应力混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开始直到构件破坏，根据截面中混凝土和钢筋应力的变化主要分为哪些阶段？在设计预应力混凝土轴心受拉构件时需进行哪些计算和验算？

答：预应力混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开始直到构件破坏，截面中混凝土和钢筋应力的变化主要分为两个阶段：施工阶段和使用阶段。施工阶段根据构件受力条件的不同，可进一步划分为预加应力阶段和运输、安装阶段，承受相应的施工荷载。使用阶段是自结构建成后投入使用的整个阶段，构件在该阶段承受的荷载除预加应力及自重等永久荷载外，还承受各种使用荷载，根据构件受力后可能出现的特征状态，本阶段又可分为：1）加载至混凝土预压应力为零；2）加载至裂缝即将出现；3）破坏阶段。

在设计预应力混凝土轴心受拉构件时，除应根据使用条件进行正截面承载力计算及裂缝控制验算外，尚应按具体情况对构件在制作、运输和吊装等施工阶段的承载力和抗裂性进行验算。

23．先张法与后张法轴心受拉构件各阶段的应力如何？

答：将先张法与后张法轴心受拉构件各阶段的应力计算公式汇总起来，即为表1。

先张法与后张法轴心受拉构件各阶段的应力对比表1

受力阶段应力先张法后张法

施工阶段出现第

一批预

应力损

失

预应力筋

混凝土(压) (压)

非预应力

筋

(压) (压)

出现第

二批预

应力损

失

预应力筋

混凝土(压) (压)

非预应力

筋

(压) (压)

使用阶段

混凝土

应力为

零时

预应力筋

混凝土0 0

非预应力

筋

(压) (压) 轴向拉力

加载至

构件即

将出裂

预应力筋

混凝土f tk f tk

非预应力

筋

轴向拉力

加载至

构件破

坏

预应力筋f py f py

混凝土0 0

非预应力

筋

f y f y

轴向拉力

备注公式中的（压）表示此应力为压应力；未注明的均为拉应力。

式中：—扣除预应力筋和非预应力筋面积后的混凝土截面面积；

—换算截面面积（混凝土截面面积以及全部纵向预应力筋和非预应力筋面积换算成混

凝土的截面面积），即；

—构件截面中不包括预应力钢筋面积在内的净面积，即；

—完成第一批损失后，预应力钢筋中的总拉力。