预应力钢结构在大垮结构中的基本原理

预应力钢结构的种类很多，应用范围也很广。施加预应力的目的，有时是为了提高结构的刚度，如悬索结构体系，有时是为了提高结构的承载力，而有时则既提高结构的承载能力又可增加结构的刚度。

对于大跨结构来说，为了增大结构的跨度，提高其承载力和节约钢材，采用预应力结构是一种较为有效的方法。最常用的方法是，在给构中增加高强度钢构件，对结构或构件施加预应力，从而可以提高结构或构件的承载力。例如:预应力拉杆，预应力梁，预应力桁架，预应力拱，预应力报架以及预应力网架等。本节简要地介绍预应力钢结构的基本原理，及其在大跨结构中的应用。

基本原理

设一受拉构件，如果事先使它承受压力，则在外荷作用下，首先应抵消预压力后才开始受拉。这样利用受拉构件材料的承载能力，是从j利用到f。当然，对它施加顶压力的高0度钢材将得到同号应力，而始终受拉。图中角标“0”表示施加预应力阶段的应力和应变，“2”代表加预应力后在荷毅作用下产生的应力和应变，“K”代表高强度预应力筋。如果一开始拉杆就在一部分荷载作用下而受拉应力，达F，已经耗尽了承载力。这时穿入高强度预应力筋，井施加顶应力，把拉杆中的拉应力抵消，甚至使它受压，则拉杆又恢复了承受外荷的能力。在第二部分荷载作用下又使它由压应力增加到拉应力。显然，施加预应力是把拉杆中已有的内力替代过来，由高强度钢杆来承受。后者强度高，充分发挥了作用，而前者反复利用了承载力的五倍。

当拉杆和预应力打火同受拉力作用时，杆件为一次超静定体系，根据变形协调条件，用刀法可求得拉杆和顶应为杆的内力。但是张拉顶应力杆时，顶应力只是作为一种外力，故体系属于静定。

以上介绍的对拉杆加预应力的方法，从它的工作经历的阶段来看，属于二阶段，经历初始载荷作用、加预应力及续加荷载作用三个阶段，属于三阶段设计。