本文對體外預應力混凝土結構在動力荷載作用下的相關問題進行初步分析，以便對其設計有所幫助。討論了各種因素對體外預應力混凝土梁振動的影響，并根據國內外對無粘結預應力混凝土結構抗震的研究，嘗試對體外預應力混凝土結構抗震性能進行剖析和把握，最后介紹了動力荷載作用下體外預應力結構設計的一些有效措施。
關鍵詞 體外預應力；振動；頻率；疲勞；抗震性能；結構設計
同濟大學預應力研究所 熊學玉 王壽生
一、前言
體外預應力作為后張預應力體系的重要分支之一，近年來成為預應力技術的熱點。由于體外預應力結構與體內預應力結構在結構構造、設計施工和后期管理上有許多獨特的優點，例如鋼索在后期管理中容易檢查和更換，預應力索布置較容易，混凝土質量容易控制和保證，預應力損失較小等許多體內預應力結構無法比擬的優點，因此在國外已有廣泛的發展和運用趨勢。如今關于體外預應力結構中各個方面的設計方法在國內也有了很好的成果 [7] ，但關于體外預應力鋼束體系在動力荷載作用下的性能研究和評價國內卻研究甚少，其中有很多問題尚未解決。本文對體外預應力混凝土結構在動力荷載作用下的相關問題進行初步分析，討論了各種因素對體外預應力混凝土梁振動的影響，介紹了體外預應力鋼筋和錨具的防振動和防疲勞的有效措施，同時根據國內外對無粘結預應力混凝土結構抗震的研究，嘗試對體外預應力混凝土結構抗震性能進行剖析和把握，以期能夠更好地進行動力荷載作用下體外預應力結構的設計。相信這是一個非常值得關注的課題。
體外和體內預應力結構在結構構造上的根本區別就是預應力筋位于混凝土結構的外部，僅在錨固及轉向塊處可能與結構相連，因此，體外索的應力是由結構的整體變形所決定的；而在體內有粘結預應力結構中，力筋位于混凝土結構的內部，與結構完全粘結，在任意截面處都與結構變形協調，因此力筋的應力是與某個混凝土截面息息相關的。傳統上來說，體內預應力筋是不被看作一個單獨構件的。而體外筋在混凝土體外，自然成為一個相對于組成結構整體的單獨構件，其較體內筋要重要許多。所以在承受動力荷載的體外預應力結構設計中，必須考慮到體外筋與結構是獨立振動的，應防止二者共振，而且當體外預應力筋在動力荷載（如車輛等）作用下發生共振時，就易發生錨具的疲勞破壞和轉向構件處的預應力筋的彎折疲勞破壞。在地震區時設計還必須考慮采取相應措施，提高體外預應力結構的抗震性能。
二、 體外預應力梁的振動
由于體外筋位于混凝土之外，體外筋通過轉向裝置和錨固端向混凝土施加預應力并傳遞加載過程中力的變化；體外線在轉向塊之間未受到約束，可產生獨立于梁的變形和振動。梁和鋼絞線的振動是體外預應力梁中一個重要的問題，對梁在承受動力荷載作用時的正常使用有影響，設計時應加以考慮。文獻 [4] 采用理論計算、有限元數值計算以及試驗研究等三種方法，對體外預應力梁的振動問題進行了研究并相互驗證。
預應力梁除自身振動外，體外鋼筋也會產生獨立的振動。因此，體外預應力梁的振動涉及兩方面的問題：梁的振動和體外鋼筋的振動。當二者的振動頻率接近，又與外動力荷載頻率相差不大時，在承受動力荷載作用時的正常使用過程中，可能會產生共振現象，從而對體外預應力梁的使用造成影響。研究體外預應力梁振動的目的，主要是在進行體外預應力結構設計時，要使梁和體外預應力鋼筋的固有頻率有一定的差異，同時與外動力荷載的頻率不同，防止梁與體外鋼筋產生共振，保證體外預應力梁的正常使用……