(1) 提供剛度、形成和保持體系的初始幾何形狀;
(2)改善體系內(nèi)力分布和大小,降低內(nèi)力峰值。當整個結構或子結構的剛度必須由預應力來提供,稱為必需預應力結構,如張拉整體結構和索穹頂結構等;當預應力主要用于改善體系的內(nèi)力分布和大小,沒有預應力,體系仍然具有正定初始彈性剛度,稱為非必需預應力結構,如弦支穹頂和張弦梁結構等。對必需預應力結構,預應力形成的幾何剛度是體系初始剛度矩陣正定的必要條件。
預應力的引入方法
索的分析方法與索的引入方法、施工過程密切相關。結構預應力的實現(xiàn)方法主要包括:等效荷載法、初應變法、等效降溫法及缺陷長度法等。等效荷載法是將拉索的預應力作為外力考慮,即將拉索截斷,用等效的外力取代,分析時拉索單元不參與計算;初應變法是用預張拉應變來描述索內(nèi)預應力,隨著結構發(fā)生變形,索的應變也隨之發(fā)生改變,分析時拉索單元參與計算;等效降溫法是通過降低拉索單元的環(huán)境溫度使之收縮產(chǎn)生預拉力,其實質是施加溫度作用間接使拉索單元產(chǎn)生初應變,更終效果與初應變法一致;缺陷長度法口l_認為預應力產(chǎn)生的根源是拉索的初始缺陷長度,即拉索的幾何長度和實際長度的差值產(chǎn)生了預應力。
上述幾種實現(xiàn)方法中,除等效荷載法外,其他方法的總剛矩陣均包含拉索剛度。這些方法各有優(yōu)劣,從計算精度和程序可操作性的角度看,初應變法和等效降溫法目前應用更為廣泛。