结构推理 哪些原因会引起预应力损失?分别采取什么措施可以减少这些损失?对先张法、后张法预应力构件通常分别发生的是哪几种预应力损失?
【正确答案】1) 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1
   不论先张法还是后张法施工,张拉端锚、夹具对构件或台座施加挤压力是通过钢筋回缩带动锚、夹具来实现的。由于预应力钢筋回弹方向与张拉时拉伸方向相反,因此,只要一卸去千斤顶后就会因预应力钢筋在锚、夹具中的滑移(内缩)和锚、夹具受挤压后的压缩变形(包括接触面间的空隙)以及采用垫板时垫板间缝隙的挤紧,使得原来拉紧的预应力钢筋发生内缩。钢筋内缩,应力就会有所降低。由此造成的预应力损失称为σl1
   由于锚固端的锚具在张拉过程中已经被挤紧,所以这种损失仅发生在张拉端。
   减少此项损失的措施有:①选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具,尽量少用垫板,因为每增加一块垫板,张拉端锚具变形和预应力筋内缩值就将增加1mm;②增加台座长度,因为σl1与台座长度l成反比。
   2) 预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失σl2
   后张法构件在张拉预应力筋时由于钢筋与孔道壁之间的摩擦作用,使张拉端到锚固端的实际预拉应力值逐渐减小,减小的应力值即为σl2。摩擦损失包括两部分:一是由预留孔道中心与预应力筋(束)中心的偏差引起上述两种不同材料间的摩擦阻力;二是曲线配筋时由预应力筋对孔道壁的径向压力引起的摩阻力。
   减少此项损失的措施有:①对于较长的构件可在两端进行张拉,则计算中的孔道长度可减少一半;②采用超张拉。
   3) 预应力筋与台座之间的温差引起的预应力损失σl3
   对于先张法构件,预应力筋在常温下张拉并锚固在台座上,为了缩短生产周期,浇筑混凝土后常进行蒸汽养护。在养护的升温阶段,台座长度不变,钢筋因温度升高而伸长,因而钢筋的部分弹性变形就转化为温度变形,钢筋的拉紧程度就有所变松,张拉应力就有所减少,形成的预应力损失即为σl3。在降温时,混凝土与钢筋已粘结成整体,能够一起回缩,由于这两种材料温度膨胀系数相近,相应的应力就不再变化。
   减少此项损失的措施有:①采用二次升温养护。先在略高于常温下养护,待混凝土达到一定强度后再逐渐升高温度养护。由于混凝土未结硬前温度升高不多,预应力钢筋受热伸长很小,故预应力损失较小,而混凝土初凝后的再次升温,此时因预应力钢筋与混凝土两者的热膨胀系数相近,故即使温度较高也不会引起应力损失。②在钢模上张拉预应力钢筋。由于预应力钢筋是锚固在钢模上的,升温时两者温度相同,可以不考虑此项损失。
   4) 预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失σl4
   钢筋在高应力作用下,变形具有随时间而增长的特性。当钢筋长度保持不变(由于先张法台座或后张法构件长度不变)时,则应力会随时间增长而降低,这种现象称为钢筋的松弛。钢筋应力松弛使预应力值降低,造成的预应力损失称为σl4
   减少此项损失的措施有:①超张拉;②采用低松弛损失的钢材。
   5) 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失σl5
   预应力构件由于在混凝土收缩(混凝土结硬过程中体积随时间增加而减小)和徐变(在预应力钢筋回弹压力的持久作用下,混凝土压应变随时间增加而增加)的综合影响下长度缩短,使预应力钢筋也随之回缩,从而引起预应力损失。混凝土的收缩和徐变引起预应力损失的现象是类似的,为了简化计算,将此两项预应力损失合并考虑,即为σl5
   减少此项损失的措施有:①采用高强度等级水泥,减少水泥用量,降低水灰比;②振捣密实,加强养护;③控制混凝土的预压应力σpc、σ'pc值不超过0.5f'cu(f'cu为施加预应力时的混凝土立方体抗压强度)。
   6) 螺旋式预应力钢丝(或钢筋)挤压混凝土引起的预应力损失σl6
   环形结构构件的混凝土被螺旋式预应力钢筋箍紧,混凝土受预应力钢筋的挤压会发生局部压陷,构件直径将减少,使得预应力钢筋回缩,引起的预应力损失称为σl6。环形构件直径越小,压陷变形的影响越大,预应力损失也就越大。当结构直径大于3m时,损失就可不计。
   对先张法预应力构件通常发生的应力损失为:锚具变形与钢筋内缩损失σl1,折线配筋时孔道摩擦损失σl2,温差损失σl3,钢筋的松弛损失σl4,混凝土的收缩和徐变损失σl5。对后张法构件发生的应力损失包括:锚具变形与钢筋内缩损失σl1,孔道摩擦损失σl2,钢筋的松弛损失σl4,混凝土的收缩和徐变损失σl5,用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件,当直径D≤3m时,因混凝土局部挤压而引起的损失σl6
【答案解析】