对于超长结构施加预应力，很多设计人员有如下几点疑虑：

（1）预应力会不会被竖向构件吃掉，导致预应力施加不上？

（2）分段搭接，分段张拉预应力时，后面张拉的预应力筋会不会导致相邻跨已施加的预应力被平衡掉，导致先施加的预应力丧失？

（3）施加预应力时，水平构件压缩，从而导致柱顶产生水平位移，每跨水平构件压缩量的叠加会不会导致柱顶位移过大，导致柱子破坏？

（4）预应力施加对柱子配筋有多大影响，能不能做定量分析？

针对以上问题，我们做了如下分析。

计算模型

（1）第一个问题

预应力筋整跨拉通，梁内布置16根钢绞线，张拉控制应力为1302N/mm2。为了更清楚的说明问题，分析时不考虑各项预应力损失。则张拉力为16x140x1302=2916kN。

梁轴力

由轴力图与张拉力（2916kN）可知，梁内实际施加的轴力由边跨向内跨逐渐减小，说明张拉端施加的预应力确实被柱子吃掉了一部分。竖向约束越多、竖向约束越强，预应力被吃掉的就越多。对于本模型来说，最终被吃掉的预应力最大为2916-1618=1298kN，被吃掉的预应力占总的施加的预应力的比例，最高达1298/2916=45%，最低也达（2916-2441）/2916=16%。

柱子剪力

由剪力图可知，梁内被吃掉的预压力最终转换为各个柱子的剪力，柱子的剪力由边跨向内跨逐渐减小。

柱顶位移

梁受到预压力，从而使柱子受到剪力，从而引起柱顶的位移，柱顶位移由边跨向内跨逐渐减小。

看到这，也许有人会说，施加的预应力大部分（本模型45%）被柱子吃掉了，那是不是说明通过施加预应力解决超长结构问题是个“大忽悠”呢？

答案肯定是否定的。

因为实际施工时，结构是要留设后浇带的，预应力筋也不会是通长布置的而是根据后浇带的位置，分段搭接、分段张拉、分段锚固的。

分段布置示意图（为了说明问题，本模型分三段布置、设两条后浇带，张拉分三批完成）

第一批张拉

第二批张拉

第三批张拉

按照分段布置、分段张拉锚固的施工方案，采用施工过程模拟，计算出来的梁的轴力、剪力、位移如图所示。

梁轴力

柱子剪力

柱顶位移

由分段张拉锚固施工过程模拟分析结果可知，最终施加到梁内的预压力，比预应力筋通长布置得到的压力力要大的多、均匀的多。被吃掉的预应力占总施加的预应力的比例，最高比例已从45%下降到（2916-2430）/2916=17%，最低比例已降至（2916-2659）/2916=9%。柱子受到的剪力减小（476-257）/476=46%。柱顶位移减小（1.702-0.941）/1.702=45%。

因此，竖向构件的约束确实会使水平构件内施加的预压力损失掉一部分，但并没有很多人担心的那么大，而且是可以通过合理的施工分段尽量减小损失，并可以通过施工过程模拟定量进行计算的。

（2）第二个问题

分段搭接布置、分批张拉锚固示意图如图所示。

第一批张拉

轴力1

由分析结果可知，第一批张拉完成后，梁内预压力为2757kN。

第二批张拉

轴力2

由分析结果可知，第二批张拉完成后，第一批张拉完成的梁内预压力为由2757kN减小至2688kN。并没有很多人认为那样：第一批张拉的预应力梁，在第二批预应力张拉时，同一个张拉端，受到两个方向相反的力，因此，先前建立起来的预应力会被后一批张拉的预应力完全抵消掉。分析到这，我们可以明确的说，“抵消说”是不成立的。

第三批张拉

轴力3

由分析结果可知，第三批张拉完成后，第一批、第二批张拉完成的梁内预压力都有所减小，其中，第一批张拉的预应力筋，进一步由2688kN减小至2659kN；第二批张拉的预应力筋，由2688kN减小至2458kN。第三批张拉的预应力梁受到的预压应力也达到了2676kN。最终，通过分三批张拉在预应力梁内建立了比较均匀的预压力。

分析到这，也许有人会怀疑分析结果的正确性，因为它违背了力的平衡原理。其实不然，通过柱顶位移在三个阶段的的变化情况，可以找到答案。

位移1

位移2

位移3

由柱顶位移分析结果可知，第一批张拉时，柱顶位移分别为（0.601，0.00,-0.601）mm，第二批张拉时，第一批张拉完成的柱顶位移变成了（0.840，0.254，-0.311）mm，两个柱顶的相对位移分别为0.840-0.254=0.586mm，0.254+0.311=0.565mm，因此第一批梁内预压力不可能变成0kN，这是柱顶协调变形的缘故，而不是违背了力的平衡条件。

关于第3个问题和第4个问题，将在下期微信素材中与大家探讨。

此文抛砖引玉，有不当之处欢迎大家批评指正。

来源：BICP银泰建构。

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