鋼筋混凝土塑性鉸

一、鋼鋼筋混混凝土土塑性性鉸介介紹2受彎構構件中中的受受拉鉸鉸4塑性鉸鉸應用用與研研究1塑性鉸鉸概述述3壓彎構件中的的受拉鉸鋼筋混凝土受彎、偏壓等構件的全受受力過程中鋼鋼筋屈服后，，在荷載無明明顯增加的情情況下，截面面的變形可以以急劇增大，，稱出現(xiàn)了“塑性鉸”。。概念提出一塑性鉸概概述鋼筋混凝土塑塑性鉸分為受受拉鉸和受壓壓鉸塑性鉸分類一塑性鉸概概述受壓鉸（混凝凝土鉸）---受壓砼發(fā)生塑塑性變形受拉鉸（鋼筋筋鉸）---受拉筋產生塑塑性變形二者耗能機理理不同可以通通過彎矩—塑性鉸轉角曲曲線看出。受拉鉸和受壓壓鉸的適用及及注意塑性鉸分類受壓鉸受拉鉸適用超筋梁受彎、小偏心受壓受彎、大偏心受壓注意增加箍筋抗震中盡可能出現(xiàn)受拉鉸一塑性鉸概概述受拉鉸形成與與發(fā)展二受彎構件件的受拉鉸試驗結果1受拉鉸形成與與發(fā)展試驗結果1表明：1)一個小區(qū)段內鋼鋼筋達到流限限，才能形成成塑性鉸并反反應到M-θ圖中，即受壓壓砼和受拉筋筋的塑性變形分布布在一個區(qū)域內；2)受壓塑性區(qū)長長度較短，受受拉塑性區(qū)較較長；3)光圓筋裂縫較較少而集中，，螺紋筋裂縫縫多而均勻；；4)整個塑性區(qū)長長度螺紋鋼筋比光光圓鋼筋配筋筋的構件長。。二受彎構件件的受拉鉸受拉鉸形成與與發(fā)展實際上鋼筋會在一定長度度上屈服，受壓區(qū)砼的塑性變形也在一定定區(qū)域內發(fā)展展，而且混凝凝土和鋼筋間間的粘結作用也可能發(fā)發(fā)生局部破壞壞。這些非彈性變形的集中發(fā)展，使使結構的撓度度和轉角迅速速增大。二受彎構件件的受拉鉸受拉鉸形成與與發(fā)展非彈性變形集集中產生的區(qū)區(qū)域理想化為為集中于一個個截面上的塑性鉸鉸，該區(qū)段的的長度稱為塑性鉸長度lp。塑性鉸形成于截截面應力狀態(tài)態(tài)的第Ⅱa階段，轉動終終止于第IIIa階段，所產生生的轉角稱為為塑性鉸的轉角角p。二受彎構件件的受拉鉸受拉鉸形成與與發(fā)展二受彎構件件的受拉鉸試驗結果2受拉鉸形成與與發(fā)展試驗結果2表明：鋼筋屈服以前前，梁任一截面面曲率撓度都都是“彈性””，塑性鉸形成之之后，梁所增加變變形幾乎全部部來自塑性鉸鉸轉動，變形是是塑性的。二受彎構件件的受拉鉸受彎構件受拉拉塑性鉸區(qū)長長度塑性鉸的兩個個主要參數(shù)：：曲率ψ、塑性鉸區(qū)長長度lp二受彎構件件的受拉鉸受彎構件受拉拉塑性鉸區(qū)長長度二受彎構件件的受拉鉸問題：怎樣求求塑性鉸區(qū)計計算長度？受彎構件受拉拉塑性鉸區(qū)長長度二受彎構件件的受拉鉸簡化模型1塑性鉸計算長度受彎構件受拉拉塑性鉸區(qū)長長度二受彎構件件的受拉鉸簡化模型2塑性鉸區(qū)計算算長度受彎構件受拉拉塑性鉸區(qū)長長度二受彎構件件的受拉鉸塑性鉸區(qū)計算長度作者lp備注A.L.Barker胡德炘（xin）a-構件彎曲段長度阪靜雄fy、fc—鋼筋的屈服強度和混凝土的軸心受壓強度—截面配筋率塑性鉸區(qū)計算算長度二受彎構件件的受拉鉸試驗結果果塑性鉸區(qū)區(qū)計算長長度試驗結果果分析：：1)彎剪裂縫縫的影響（（圖a）2)跨中最大大曲率擴擴展到lp0(圖b)3)從lp0到lp的區(qū)間是是從最大大曲率過過渡到屈屈服曲率率的區(qū)段段(圖b)二受彎彎構件的的受拉鉸鉸受彎構件件受拉塑塑性鉸區(qū)區(qū)長度二受彎彎構件的的受拉鉸鉸lp0試驗分析析lp0值試件V-1（光圓）V-2（螺紋）VI-1（光圓）VI-1（螺紋）0.2280.1860.3660.3560.7h01.03h00.6h00.96h0表中fb為混凝土彎曲時的抗壓強度壓彎構件件受拉鉸鉸形成和和發(fā)展三壓彎彎構件中中的受拉拉鉸問題的復復雜性1）軸向力的存在2）斜向受受力荷載角問題3）偏壓構構件接近等彎彎區(qū)解決：開開槽鋼筋筋貼應變變片壓彎構件件受拉鉸鉸形成和和發(fā)展三壓彎彎構件中中的受拉拉鉸主軸向受受力壓彎彎構件試試驗結果果壓彎構件件受拉鉸鉸形成和和發(fā)展三壓彎彎構件中中的受拉拉鉸試驗結果果表明：：1）軸向力使受壓塑塑性區(qū)增增大，受受拉塑性性區(qū)減少少；2）壓彎構構件中，，當某一一截面的的鋼筋達達到屈服服后，屈屈服區(qū)砼砼應變集集中，隨隨著鋼筋筋屈服區(qū)區(qū)增大，，屈服滲滲透發(fā)展展而形成成塑性鉸；3）鋼筋屈服服只在一個個較短區(qū)區(qū)域內集集中。試件編號截面尺寸b×h(cm)軸壓比N/N0荷載角α破壞荷載（kN）受拉塑性鉸區(qū)長度lp(cm)按式（2.3）或（2.4）計算lp(cm)lp0PA-16-L116.6×15.90.0504521.622.21.02h0PA-16-L216.0×16.30.205619.420.11.36h0斜向受力力壓彎構構件三壓彎彎構件中中的受拉拉鉸試件編號截面尺寸b×h(cm)軸壓比N/N0荷載角α破壞荷載（kN）受拉塑性鉸區(qū)長度lp(cm)按式（2.3）或（2.4）計算lp(cm)lp0PAS-18-L118.4×18.50.0545°7435.833.70.93h0PAS-18-L218.2×18.00.1845°83.430.730.60.82h0PAS-18-L318.3×18.20.0530°7333.331.91.17h0PAS-18-L418.3×18.70.1830°81.530.731.30.54h0結論：1）隨著軸壓壓比增加加lp減小2）隨著荷載載角α增加（0~45o），lp增加壓彎構件件受拉鉸鉸形成和和發(fā)展三壓彎彎構件中中的受拉拉鉸斜向受力力壓彎構構件試驗驗結果結論：1）隨著軸壓壓比增加加lp減小2）隨著荷載載角α增加（0~45o），lp增加壓彎構件件受拉鉸鉸形成和和發(fā)展三壓彎彎構件中中的受拉拉鉸偏壓構件件試驗結結果壓彎構件件受拉鉸鉸形成和和發(fā)展三壓彎彎構件中中的受拉拉鉸偏壓構件件試驗說說明：1)接近于受受彎構件件等彎區(qū)區(qū)2)鋼筋應變變在屈服前沿構件普普遍增長長3)某一截面面鋼筋先先達到屈服后，以后的的應變同同受彎構構件一樣樣仍然高高度集中中。受拉鉸仍仍只在一一個短區(qū)區(qū)域內形形成和發(fā)發(fā)展。壓彎構構件受受拉鉸鉸形成成和發(fā)發(fā)展三壓壓彎構構件中中的受受拉鉸鉸小結：：不論壓壓彎或或偏壓壓構件件，不不論主主軸或或斜向向受力力，受受拉塑塑性鉸鉸的形形成和和發(fā)展展與受受彎構構件十十分相相似。。因此一一般多多研究究受彎彎構件件的受受拉鉸鉸。壓彎構構件受受拉塑塑性鉸鉸區(qū)長長度三壓壓彎構構件中中的受受拉鉸鉸四塑塑性鉸鉸法的的應用用與研研究塑性鉸的應用有限元元抗震四塑塑性鉸鉸法的的應用用與研研究1）在Δt步長內內，計計算結結構每每一構構件兩兩端的的彎矩矩增量量ΔMi、ΔMj，2）判別每一構構件兩兩端彎彎矩與與極限限彎矩矩的關關系；；3）調整每一構構件單單元剛剛度矩矩陣，，形成成新的的總剛剛度矩矩陣；；4a）當桿桿兩端端均未形成成塑性性鉸時，仍仍用彈彈性單單元剛剛陣；；4b）當單單元的的i端出現(xiàn)塑塑性鉸鉸時，用用i端為鉸鉸、j端為固固結的單元元剛度度矩陣陣，反反之亦亦然；；4c）當單單元的i和j端彎矩都出現(xiàn)現(xiàn)塑性性鉸時，對對后期期荷載載用i和j都為鉸鉸的單單元剛剛度矩矩陣。。有限元元中塑塑性鉸鉸法基基本思思路四塑塑性鉸鉸法的的應用用與研研究有限元元中塑塑性鉸鉸法的的優(yōu)缺缺點塑性鉸鉸法可可以方方便地地模擬擬結構構在不不斷增增加的的荷載載作用用下相相繼出出現(xiàn)塑塑性鉸鉸，以以至成成為機機構而而破壞壞的過過程，，適用用于極限荷荷載計算。。優(yōu)點四塑塑性鉸鉸法的的應用用與研研究有限元元中塑塑性鉸鉸法的的優(yōu)缺缺點1）在加加載過過程中中塑性性鉸中中的彎彎矩發(fā)發(fā)生卸載，則塑塑性鉸鉸可能能消失失。2）桿結結構單單元分分析中中形成成塑性性鉸后后，需需要在在形成成塑性性鉸處處增加加節(jié)點點，形形成主從節(jié)節(jié)點。3）分析結結構極極限荷荷載之之前，，需要知知道各各不同同桿件件在不同同軸力力作用用下的的屈服服彎矩矩，即即彎矩-軸力相互互作用關關系。缺點四塑性性鉸法的的應用與與研究有限元中中塑性鉸鉸法流程程圖四塑性性鉸法的的應用與與研究橋梁抗震震中塑性性鉸的應應用采用能力設計計方法進行延性抗震震設計，目前已已經被各各國的規(guī)規(guī)范所接接受。能力設計計方法：在結構構體系中中的延性性構件和和能力保保護構件件之間建建立強度度安全等等級的差差異，以以確保結結構不會發(fā)生脆脆性破壞壞模式。。能力設計計方法中塑性鉸鉸出現(xiàn)的的位置預預先選擇擇，出現(xiàn)現(xiàn)在預定定的構件件部位。。四塑性性鉸法的的應用與與研究橋梁抗震震中塑性性鉸的應應用延性抗震震體系，主要通通過選擇擇合適的的彈塑性變變形、耗能部部位、延延長結構構周期、、耗散地地震能量量，從而而減小地地震反應應。鋼筋混凝凝土墩柱柱橋梁，，抗震設設計時，，墩柱宜作為延延性構件件設計。。橋梁基基礎、蓋蓋梁、梁梁體和結結點宜作作為能力力保護構構件。墩墩柱的抗剪強度度宜按能力力保護原原則設計計。四塑性性鉸法的的應用與與研究橋梁抗震震中塑性性鉸的應應用沿順橋向向，連續(xù)續(xù)梁、簡簡支梁橋橋墩柱的的底部區(qū)區(qū)域，連連續(xù)剛構構橋墩柱柱的端部部區(qū)域為為塑性鉸鉸區(qū)域；；沿橫橋橋向，單單柱墩的的底部區(qū)區(qū)域、雙雙柱墩或或多柱墩墩的端部部區(qū)域為為塑性鉸鉸區(qū)域。。四塑性性鉸法的的應用與與研究橋梁抗震震中塑性性鉸的應應用四塑性性鉸法的的應用與與研究橋梁抗震震中塑性性鉸的應應用如前所述述，一個個重要的的問題仍仍然是求求解等效塑性性鉸的長長度,雖然可以以采用積分計算，但但由于實實際的曲曲率分布布函數(shù)難難以確定定，理論