张拉控制应力是指在张拉预应力钢筋时所应达到的最大应力，其值为张拉设备所控制的总张拉力除以预应力钢筋截面面积所得出的应力值，用σcon表示。张拉控制应力的数值是根据设计和施工经验确定的。σcon定得越高，混凝土所建立的预压应力就越大，构件的抗裂能力就越高。但考虑到钢筋强度的离散性、张拉操作中的超张拉等因素，若张拉控制应力过高，张拉时可能使钢筋应力达到屈服强度，产生塑性变形，反而达不到预期的预压应力效果。对于高强钢丝，过高的张拉应力甚至会引起断裂。另外，张拉控制应力过高还存在施工阶段预拉区混凝土开裂、后张法构件端部混凝土局部受压承载力不足等问题。因此，对预应力钢筋的张拉应力必须加以控制。
图5-10 螺杆镦粗夹具
1—锚板；2—螺杆；3—螺帽；4—镦粗头；5—预应力钢筋
图5-11 锥形锚块夹具
1—锥形锚块；2—锥形夹片；3—预应力钢筋；4—张拉连接器；5—张拉螺杆；6—固定用螺母
张拉控制应力的大小与钢筋种类、张拉方法有关。先张法张拉钢筋达到控制应力时，混凝土尚未浇灌，当放松预应力钢筋对混凝土施加预压应力时，由于混凝土受压回缩使钢筋预拉应力小于张拉控制应力。而后张法张拉钢筋时，构件同时被压缩，张拉设备上所指示的应力是已扣除混凝土压缩后的钢筋应力，即在相同张拉控制应力作用下，后张法构件预应力钢筋的实际应力值比先张法构件预应力钢筋的实际应力值高，所以先张法的σcon应定得比后张法大一些。
《水工混凝土结构设计规范》规定，预应力钢筋的张拉控制应力值σcon不宜超过表5-1中的数值，且不小于0.4fptk。当符合下列情况之一时，表5-1中的张拉控制应力值可提高0.05fptk。
表5-1 张拉控制应力允许值
注 fptk为预应力钢筋强度标准值。
（1）要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力钢筋。
（2）要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。
（二）预应力钢筋的预应力损失
预应力损失是指预应力钢筋张拉后，由于材料特性、张拉工艺等，使预应力值从张拉钢筋开始直到构件使用的整个过程中逐渐降低的现象。预应力损失直接影响预应力效果，从而降低预应力混凝土构件的抗裂性能和刚度。所以，研究预应力损失并采取措施减少预应力损失十分重要。产生预应力损失的因素很多，下面分项讨论预应力损失产生的原因及减小预应力损失的措施。预应力损失值的计算方法这里不再介绍，若有需要，可按《水工混凝土结构设计规范》有关公式进行计算。
1.张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σt1
在张拉预应力钢筋达到张拉控制应力σcon后，便把预应力钢筋锚固在台座或构件上。由于锚具、垫板与构件之间的缝隙被压紧，以及预应力钢筋在锚具中的滑动，造成预应力钢筋回缩而产生的预应力损失，其预应力损失值以σt1表示。σt1在先张法、后张法构件中都存在。
减小该项损失的措施有以下几个。
（1）选用变形小及使预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板的块数。
（2）对于先张法构件，则应选择较长的台座。因台座越长，预应力钢筋就越长，相对变形就越小，预应力损失也越小。
2.预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失σt2
采用后张法张拉预应力钢筋时，由于钢筋和孔道壁之间产生摩擦力，使预应力值随距张拉端距离的增加而减小，这种预应力损失值以σt2表示。σt2主要产生于具有曲线孔道的构件中，对于直线孔道的构件（如屋架下弦），此项损失则是由孔道施工偏差所致，其值很小。σt2的大小与孔道长度、孔道成型的方式以及曲线孔道弯曲的程度等因素有关。
在先张法构件中，当采用折线形预应力钢筋时，应考虑加设转向装置处引起的摩擦损失，其值按实际情况确定。
减小该项损失的措施有以下几个。
（1）对较长构件采用两端张拉。与一端张拉相比，可减小50%的预应力损失。
（2）采用超张拉工艺。超张拉顺序为先使张拉端钢筋应力由0增加到1.1σcon，持荷2min，再卸荷，使张拉应力降到0.85σcon，持荷2min，再加荷，使张拉应力达到σcon，这样可使预应力钢筋中的预应力损失显著降低，也使应力沿构件分布得比较均匀。(www.xing528.com)
3.混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座之间温差引起的预应力损失σt3
对于先张法构件，预应力钢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，新浇的混凝土尚未硬结，台座长度不变，钢筋因温度升高而产生相对伸长，预应力钢筋中的应力降低，造成的预应力损失即为σt3。在降温时，混凝土与钢筋已黏结成整体，将一起回缩。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。σt3仅在先张法构件中存在。
减小该项损失的措施有以下几个。
（1）构件蒸汽养护时采用二次升温养护。即先将温度升至20℃，然后恒温养护。当混凝土的抗压强度达到7～10N/mm2时，预应力钢筋与混凝土已黏结到一起，此时再第二次升温至规定温度。这时预应力钢筋与混凝土同时伸长，故不再产生预应力损失。
（2）采用钢模生产。因钢筋锚固在钢模上，蒸汽养护时二者温度相同，所以不产生温差损失。
4.预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失σt4
在预应力混凝土构件中，钢筋在高应力状态下，其长度不变，应力随时间的增长而降低的现象称为钢筋应力松弛，所降低的预应力值即为预应力损失σt4。σt4在先张法、后张法构件中都存在，它与钢材的品种以及张拉方式（一次张拉或超张拉）等因素有关。
减小该项损失的措施有以下几个。
（1）采用超张拉工艺。
（2）采用低松弛的钢筋，如热处理钢筋等。
5.混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失σt5
混凝土在空气中结硬时要发生体积收缩，同时在预压力作用下，混凝土将沿压力作用方向产生徐变。收缩和徐变都使构件长度缩短，预应力钢筋也随之回缩，因而造成预应力损失，以σt5表示。σt5在先张法、后张法构件中都存在，它是各项损失中最大的一项，如在直线预应力配筋构件中占总损失的40%～50%，因此不可忽视。
减小该项损失的主要措施有以下几个。
（1）设计时尽量使混凝土的压应力不要过高。
（2）采用高强度等级的水泥，减少水泥用量，使水泥胶体所占的体积相对值减小。
（3）采用级配良好的骨料，减小水灰比，加强振捣，提高混凝土的密实度。
（4）加强养护，为使水泥水化作用充分，最好采用蒸汽养护，以防止水分散失过多。
6.环形构件采用螺旋预应力钢筋时由局部挤压变形引起的预应力损失σt6
采用环形配筋的预应力混凝土构件如预应力管（图5-12），由于预应力钢筋对混凝土的局部压陷，使构件直径减小，造成预应力损失，以σt6表示。σt6仅在后张法构件中存在。预应力损失σt6与环形构件的直径D成反比，《水工混凝土结构设计规范》规定，当D＞3m时，则不计此项损失。
减小此项损失的措施有采用级配良好的骨料、加强振捣、加强养护，以提高混凝土的密实性。
（三）各阶段预应力损失的组合
上述各项预应力损失不是每一种构件都同时具有的，有的只发生在先张法构件中，有的只发生在后张法构件中，有的则在两种构件中都存在。就是在同一种构件中，各项损失出现的时间也不一定相同。为了分析和计算的方便，将发生在混凝土预压前的损失称为第一批损失，发生在混凝土预压后的损失称为第二批损失。各阶段预应力损失值的组合见表5-2。
图5-12 环形配筋预应力构件
表5-2 各阶段预应力损失值的组合
预应力损失的计算值与实际值可能有一定的差异，为了保证预应力构件的抗裂性，《水工混凝土结构设计规范》规定了预应力总损失值的最小值，当计算求得的预应力总损失值小于下列数值时，则按下列数值取用：先张法构件100N/mm2；后张法构件80N/mm2。
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