预应力筋/束单元分析-书籍《结构分析有限元程序应用》

预应力筋/束单元（以下统称为预应力束单元）是一个可以包含在其他对象（框架、壳、板、轴对称实体和实体）中实现预应力和张拉力对这些对象产生影响的一种特殊类型对象。这些预应力筋/束附着在其他对象上并加强作用在这些对象上的荷载。

从形状上看，预应力束单元既可以是直线，也可以是曲线。由于预应力束是一个具有复杂几何形状且长度很长的对象，在分析中它将被自动剖分为一些小段。

除了将预应力模拟为单元外，还可以将其模拟为荷载。

在实际应用中根据需求选择，例如若只关心添加预应力构件的力学行为，可以将预应力作为荷载处理，根据预应力束剖分的大小计算各剖分点的集中力和力矩。将预应力作为单元不仅可以实现上述模拟荷载的功能，还可以指定拉压比限制等非线性属性，查看其他荷载对预应力束的内力影响。当预应力用单元来模拟时，剖分后的预应力束将在分析中被当作短的、直线段的等效框架单元。在预应力束定义过程中，工程师需要制定剖分离散段的最大长度，通过控制最大长度来控制计算精度：对于高曲率的索对象或当预应力束所通过的结构具有复杂的几何形状时，应当选择较短的离散长度。如果不能确定使用多大的离散长度，可以通过试算来判断不同精度对计算结果的影响，剖分得越细结果就越趋于稳定，但还需要考量计算效率。

上面提到，预应力束是包含在其他对象中的一种特殊单元，它可以和框架、板、壳、实体单元等连接，并且贯穿单元的长度，连接由程序自动完成，

预应力有体内预应力和体外预应力两种方式。如果预应力束的两个节点不包含在单元内，而是通过i和j两个节点连接的，则称为体外预应力，反之称为体内预应力。一般来说，体外预应力采用索单元或框架单元来模拟，我们通常所说的预应力束为体内预应力束。

预应力束对象沿着其长度方向有6个自由度，它对结构的作用取决于包含它的单元。例如当连接到框架和壳单元时，它可以将力和力矩传递到这些单元的节点上。当连接的是板、轴对称实体和实体单元时，它只将力传递给节点。这是因为各个单元存在自由度问题。由于预应力束单元总是包含在结构单元中，因此当结构中包含体内预应力束单元时，结构的自由度不会增加。(www.xing528.com)

荷载及内力输出：

预应力束可以承担预应力荷载、重力荷载、温度荷载。

预应力束内力是在单元截面上进行应力积分得到的力和力矩。这些内力包括：

P—轴力；V2—在1-2平面的剪力；V3—在1-3平面的剪力；T—轴向扭矩；M2—在1-3平面（关于2轴）内的弯矩；M3—在1-2平面（关于3轴）内的弯矩。

这些内力和弯矩位于沿预应力筋单位长度的每一截面，且可作为分析结果的一部分进行打印输出。内力是遵循预应力筋的自然坐标系统进行输出的。