塑性內力重分布ppt課件

1、1.應力重分布與內力重分布應力重分布與內力重分布材料的非彈性材料的非彈性超靜定結構超靜定結構1.應力重分布與內力重分布應力重分布與內力重分布l0l01F11F1l0/2l0/2ABAMBuM1M1彈性分析時，隨著F的變化，MB /M1=常量；塑性分析時隨著F的變化，MB /M1不斷變化， 內力在支座和跨中之間不斷重新分配。內力重分布的概念：內力重分布的概念：PAsbhM yMMyMu0 u塑性鉸的轉動能力塑性鉸的轉動能力pyupl )(MyMu y u- ylppl塑性鉸塑性鉸 混凝土開裂后，截面的應力分布發(fā)生了變化，混凝土開裂后，截面的應力分布發(fā)生了變化，稱應力發(fā)生了重分布。鋼筋屈服后，在荷

2、載稱應力發(fā)生了重分布。鋼筋屈服后，在荷載無明顯增加的情況下，截面的變形可以急劇無明顯增加的情況下，截面的變形可以急劇增大，稱出現(xiàn)了增大，稱出現(xiàn)了“塑性鉸塑性鉸”。塑性鉸與普通鉸的區(qū)別是：塑性鉸與普通鉸的區(qū)別是：(a) 塑性鉸是單向鉸，只能沿塑性鉸是單向鉸，只能沿Mu方向轉方向轉動；動；(b) 塑性鉸可以傳遞彎矩塑性鉸可以傳遞彎矩, MMu ；(c) 塑性鉸的轉動是有限的：塑性鉸的轉動是有限的：puyp()l塑性鉸的類型塑性鉸的類型鋼筋鉸的轉動能力較大，延性好，是連鋼筋鉸的轉動能力較大，延性好，是連續(xù)梁、板結構中允許出現(xiàn)的。續(xù)梁、板結構中允許出現(xiàn)的。內力重分布內力重分布超靜定結構中，某一截面由于

3、裂縫出現(xiàn)、鋼筋與混凝土超靜定結構中，某一截面由于裂縫出現(xiàn)、鋼筋與混凝土粘結破壞、鋼筋屈服等原因，使截面內力分布與按彈性粘結破壞、鋼筋屈服等原因，使截面內力分布與按彈性理論分析時有所不同的現(xiàn)象，稱為出現(xiàn)了內力重分布。理論分析時有所不同的現(xiàn)象，稱為出現(xiàn)了內力重分布。超靜定結構才有內力重分布超靜定結構才有內力重分布,靜定結構只有應力重分布靜定結構只有應力重分布這一非彈性變形集中這一非彈性變形集中產生的區(qū)域理想化為產生的區(qū)域理想化為集中于一個截面上的集中于一個截面上的塑性鉸塑性鉸.正截面受彎塑性鉸正截面受彎塑性鉸MMuMy0 y u =(c+s)/h0階階段段-受拉混凝土受拉混凝土開開裂裂階階段段-受

4、拉受拉鋼鋼筋屈服筋屈服階階段段-屈服后至破壞：塑性屈服后至破壞：塑性應變應變增大，增大，應應力不力不變變；受；受壓區(qū)壓區(qū)高度高度減減小。小。cfcubxfyAsxy屈服時，屈服時，fyAs=fcubx因為因為x減小，所以減小，所以z略增大，略增大，所以所以Mu略有增大。略有增大。pyupl )(概念概念塑性鉸的特點塑性鉸的特點plU(a)(b)U(a)(b)U(a)(b)UU(a)(b)超靜定結構的極限荷載及內力重分布F1F1A2l2lllABMB=0.188F1lM1=0.156F1l荷載較小時，荷載較小時，兩個集中力兩個集中力引起的彎矩引起的彎矩分布與彈性分布與彈性計算結果一計算結果一致。

5、致。開裂前開裂前-彈性階段彈性階段當集中力增加至當集中力增加至F時時中間支座及荷載作用中間支座及荷載作用點的彎矩分別是：點的彎矩分別是：MB=0.188FlM1=0.156FlF0.156Fl0.156Fl0.188Fl0.188Fl按照受彎構件計算，連續(xù)梁跨中及按照受彎構件計算，連續(xù)梁跨中及支座的極限彎矩支座的極限彎矩Mu承載力為承載力為0.188Fl極限彎矩極限彎矩l0l01F11F1l0/2l0/2ABAMBuM1M1MB=0.188FlM1=0.156Fl當加荷增量當加荷增量F2=0.128F時，連續(xù)時，連續(xù)梁跨中截面彎矩為：梁跨中截面彎矩為：FlFlFlM188. 0128. 041

6、156. 01F2l0/4F2l0/4F2F2AAB+于是，跨中也形成塑性鉸，整個機構變成可變體系而告破壞。F1+F2AABF1+F2MBuM1u=M1+F2l0/4=MuB=0.188FlMu1= 0.188Fl(1)開裂前開裂前-彈性階段彈性階段(2)支座開裂后支座開裂后-支座彎矩增長支座彎矩增長，跨中開裂后，跨中開裂后-M支增長支增長(3)支座鋼筋屈服支座鋼筋屈服-支座塑性鉸，簡支兩跨中彎矩支座塑性鉸，簡支兩跨中彎矩增加直至跨中受拉筋屈服，變?yōu)殂q。增加直至跨中受拉筋屈服，變?yōu)殂q。FMF1+F2F1M1MB彈性彈性跨中開裂跨中開裂支座開裂支座開裂M=EI兩點結論* 對鋼筋混凝土靜定結構，塑

7、性鉸出現(xiàn)即導致結構破壞；對超靜定結構，只有當結構上出現(xiàn)足夠數量的塑性鉸，使結構成為幾何可變體時，才破壞。* 彈性方法的承載力：F1；內力重分布法的承載力：Fu=F1+F2。說明彈性方法未充分發(fā)揮結構的潛力，反過來說，在同樣的外荷載下，按內力重分布法可降低支座處的內力進行設計。內力重分布的概念：內力重分布的概念： 彈性分析時，隨著彈性分析時，隨著F的變化，的變化，MB /M1=常量；常量； 塑性分析時隨著塑性分析時隨著F的變化，的變化，MB /M1不斷變化，不斷變化， 內力在支座和跨中之間不斷重新分配。內力在支座和跨中之間不斷重新分配。M1=0.156FlMB=0.188Fl 1)充分的和不充分的內力重分布：不充分的內力重分布不充分的內力重分布不充分的內力重分布不充分的內力重分布2)2)塑性鉸的轉動能力和內力重分布塑性鉸的轉動能力和內力重分布 試驗研究表明，塑性鉸轉角試驗研究表明，塑性鉸轉角的大小，隨配筋率的提高而降低，的大小，隨配筋率的提高而降低，主要取決于截面相對受壓區(qū)高度主要取決于截面相對受壓區(qū)高度值。對受彎構件，受壓區(qū)高度直值。對受彎構件，受壓區(qū)高度直接受配筋率的影響接受配筋率的影響. 鋼材品種也影響截面的延性，鋼材品種也影響截面的延性，普通熱軋鋼筋具有明顯的屈服臺普通熱軋鋼筋具有明顯的屈服臺階，延伸率也較高；混凝土強度階，延伸率也較高；混凝土強度等級