在工程結構構件承受外荷載之前,對受拉模塊中的鋼筋，施加預壓應力，提高構件的剛度，推遲裂縫出現的時間,增加構件的耐久性。對于機械結構來看，其含義為預先使其產生應力，其好處是可以提高構造本身剛性，減少振動和彈性變形這樣做可以明顯改善受拉模塊的彈性強度，使原本的抗性更強。

在結構承受外荷載之前，預先對其在外荷載作用下的受拉區施加壓應力，以改善結構使用的性能的結構型式稱之為預應力結構。

如木桶，在還沒裝水之前采用鐵箍或竹箍套緊桶壁，便對木桶壁產生一個環向的壓應力，若施加的壓應力超過水壓力引起的拉應力，木桶就不會開裂漏水。在圓形水池上作用預應力就像木桶加箍一樣。同樣，在受彎構件的荷載加上去之前給構件施加預應力就會產生一個和與荷載作用產生的變形相反的變形，荷載要構件沿作用方向發生變形之前必須最先把這個與荷載相反的變形抵消，才能繼續使構件沿荷載方向發生變形。這樣，預應力就像給構件多施加了一道防護一樣。

預應力是任何膜結構設計的必要荷載，按長期荷載考慮，同恒載效應分析。膜結構中預應力是一個十分復雜的因素，主要與膜材、建筑形式、安裝方法等有關。

膜結構設計時，可采用下列方法合理施加預應力:在邊緣直接張緊膜面(如圖a);拉緊周圍邊索(如圖b);拉緊穩定索(如圖c);頂升中間支柱(如圖d)。

體外預應力是后張預應力體系的重要分支之一,體外預應力砼結構有很多優點，預應力筋套管布置簡單，調整容易，簡化了后張法的操作程序，大大縮短了施工時間;同時由于預應力筋布置于腹板外面，使得澆筑砼方便;由于預應力筋的位置，減少了施工過程中的摩擦損失且更換預應力筋方便易行。但目前國內對這一方面的研究很少，對于體外預應力筋的受力性能研究不多，因此為了使得體外預應力技術得到更大的使用，有必要對這一結構形式進行研究。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。如圖為某橋體外預應力的布置形式。

1、截面計算和預應力損失計算

體外預應力鋼筋與混凝土截面變形不協調，在應力計算中不能將體外預應力鋼束面積計入換算截面的特征。

由于管道在結構體外，直線段體外預應力鋼束的摩阻損失小，幾乎可以忽略不計，而曲線段體外預應力鋼束的摩擦系數與采用的體外預應力鋼束類型有關。

由于截面變形造成的預應力損失需根據體外預應力體系與結構的粘結關系來計算。這部分包括混凝土彈性壓縮損失和混凝土徐變、收縮引起的預應力損失。若體外預應力鋼束為無粘結形式，則這部分損失計算與錨固點間相對位移差有關。故其計算方法與體內預應力鋼束不同。

2、體外預應力鋼束在轉向結構處的滑移

體外預應力鋼束在轉向結構處是否產生滑移以及由于滑移引起的應力重分布，需根據體外預應力體系與結構的粘結關系來判斷。若鋼束在轉向點固定，則體外預應力鋼束在轉向結構處無滑移發生;若在轉向處可以滑移，則需要根據轉向結構兩端的鋼束拉力差和鋼束在轉向處的摩阻來判斷是否發生滑移。

3、體外預應力鋼束的二次效應

體外預應力鋼束僅在錨固和轉向位置處，才能與結構的豎向位移相協調，豎向約束點越少，結構變形時體外預應力鋼束偏離原位置就越多，這就是體外預應力鋼束的二次效應。二次效應是體外預應力結構在彈性階段區別于體內預應力結構的特征之一。由于二次效應考慮的是體外預應力鋼束與結構豎向變形的差異，故這種效應是非線性的，對二次效應的研究必須考慮結構的非線性影響。

體外預應力在有限元計算中的實現

目前體外預應力的有限元計算主要有兩種方法:

1、以等效荷載的形式添加體外預應力;

2、單獨建立體外束單元的方式實現。

方法1能近似的計算預應力損失，但無法考慮轉向塊的作用(粘結滑移)，且由于方法1是以荷載形式表達的(沒有實際的結構)，所以難以考慮鋼束的二次效應。

方法2用結構來模擬預應力，因此能較好的考慮鋼束的二次效應，但預應力損失的計算與轉向塊的模擬存在一定的技術門檻，但是這并不是不能克服的，這一點在WISEPLUS中已經提供了相關技術的實現。155-0307-8751