G.15.5 预应力与后张拉构件荷载

结构中的构件可能承受预应力荷载，以研究其在结构中的荷载分布。杆件中的预应力可轴向或偏心施加。偏心值可在起点节点、中点、终点节点处指定，且仅作用于局部 Y 轴。正偏心沿局部 Y 轴正方向。由于偏心仅在局部 Y 轴定义，定义棱形截面属性或需旋转杆件坐标系时，应谨慎设置正确的BETA角。预应力荷载提供两种定义方式：PRESTRESS，其中荷载效应传递至结构其余部分；POSTSTRESS，荷载效应仅由被施加杆件自身承受，不向外传递。

  1. 假定索采用广义抛物线轮廓。抛物线的方程假定为

    y = ax2 + bx + c

    where

    a
    =
    1/L2 (2es - 4em + 2ee)
    b
    =
    1/L (4em - ee - 3es)
    c
    =
    es
    es
    =
    索在构件起点的偏心（在局部y轴）
    em
    =
    索在构件中点的偏心（在局部y轴）
    ee
    =
    索在构件终点的偏心（在局部y轴）
    L
    =
    构件长度

  2. 索在起点与终点相对于局部 X 轴（连接杆件起止节点的直线）的倾角很小，因此假定：

    sinθ = θ = dy/dx

    若索中的轴力为P，则端部竖向分力为：P(dy/dx)，水平分量为：

    P[1 - (dy/dx)2]1/2

    建议用户确保索轮廓满足此要求，倾角宜小于5度。

  3. 构件的预应力/后张拉效应应采用等效荷载方法分析。该方法在权威预应力混凝土设计教材中有详细说明。等效均布荷载的大小计算为

    udl = 8⋅Pe/L2

    where

    P
    =
    索中的轴力
    e
    =
    (es + ee)/2 - em
    L
    =
    构件长度

  4. 假定索中的力沿杆长不变，不考虑摩擦损失或其他预应力损失。

  5. 在STAAD.Pro中的MEMBER PRESTRESS定义如下：先施工结构，再对相关杆件施加预应力。杆件因此产生变形，并根据端部约束条件，将力传递至结构中的其他构件。简言之，“ PRE ”表示杆件安装就位时间早于张拉时间。

  6. 在STAAD.Pro中的MEMBER POSTSTRESS定义如下：施加此类荷载的杆件先在工厂预制，随后对其施加预应力；与此同时，结构其余部分在施工现场施工。之后，将预张拉杆件运至现场并安装到已部分建成的结构上。由于此施工顺序，预应力效应仅由该杆件自身承受，不传递至结构其余部分。简言之，“ POST ”表示杆件张拉时间早于安装就位时间。

  7. 从上述第(6)项可知，POSTSTRESSED构件因后张拉效应产生的端部位移无法计算，因此程序假定其为零。结果，中间截面的位移（参见SECTION DISPLACEMENT命令）以杆件初始JOINT COORDINATES定义的起止节点连接为基准进行测量。

有关详细信息，请参见TR.32.5 预应力荷载命令。