塑性鉸與內力重分布

塑性鉸與內力重分布結構的彈性分析：假定應力應變關系是線性的，結構的位移與荷載關系是線性的。荷載卸去后，結構會恢復到原來形狀無任何殘余變形。結構的塑性分析：基于考慮材料塑性性質的結構分析。其任務是研究結構處于塑性狀態(tài)下的性能，確定結構破壞時所能承受的荷載---極限荷載。極限荷載：結構的變形隨荷載的增加而增大。當荷載達到某一臨界值時，不再增加荷載變形也會繼續(xù)增大，這時結構喪失了進一步的承載能力，這種狀態(tài)稱為結構的極限狀態(tài)，此時的荷載是結構所能承受的荷載極限，稱為極限荷載，記作Pu。彈性設計時的強度條件：塑性設計時的強度條件：計算假定：材料為理想彈塑性材料。彈性階段---應力應變關系---應變與曲率關系---應力與曲率關系---彎矩與曲率關系---彈性極限彎矩(屈服彎矩)線性關系彈塑性階段中性軸附近處于彈性狀態(tài).處于彈性的部分稱為彈性核.---彎矩與曲率關系非線性關系或3.塑性流動階段---塑性極限彎矩(簡稱為極限彎矩)塑性鉸若截面彎矩達到極限彎矩,這時的曲率記作。意味著該截面兩側可以發(fā)生相對轉角，形如一個鉸鏈。稱為塑性鉸。破壞機構結構由于出現塑性鉸而形成的機構稱為破壞機構。破壞機構可以是整體性的，也可能是局部的。超靜定梁有多余約束，出現一個塑性鉸后仍是幾何不變體系。Pl/2l/2PA截面先出現塑性鉸，這時再增加荷載令將P代入，得梁的抗彎承載力為（1）彈性理論論不能反映映材料的實實際工作狀狀況；（2）按內力包包絡圖進行行配筋，鋼鋼筋配置過過多；（3）彈性理論論計算的支支座彎矩較較大，使得得支座配筋筋過多，施工不不便；問題的提出出鋼筋混凝土土塑性鉸概概念P

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塑性鉸與理理想鉸的區(qū)別能承受一定定的彎矩，，近似等于于極限彎矩矩；僅能單向轉轉動；有一定長度度區(qū)域；轉動能力有有一定限度度。pL

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塑性鉸的轉動能力力塑性轉角及及塑性鉸的的轉動能力力（plasticrotationcapacity）塑性鉸轉角角：塑性鉸的轉轉動能力：影響塑性鉸鉸轉動能力力的因素：：（1）鋼筋種類。受拉縱筋筋采用軟鋼鋼（HPB235，HRB335，HRB400，RRB400級鋼筋）時時，較較大。（2）受拉縱筋配筋率。較低低時，較較大。。值直接接與塑性鉸鉸轉動能力力有關。（3）混凝土的極限壓縮變變形。極限壓縮縮變形大，，較較大?；炷恋膹姸榷鹊燃壍停抗拷钣昧慷喽嗷蚴軌簠^(qū)區(qū)縱筋較多多時，都能能增加混凝凝土的極限限壓縮變形。。塑性鉸的特特點（1）塑性鉸實際際上具有一一定長度，，分析時可可認為是一一個截面；；（2）塑性鉸能承承受定值彎彎矩，即截截面的屈服服彎矩；（3）對于單筋受受彎構件，，塑性鉸只只能單向轉轉動；（4）塑性鉸的轉轉動能力有有限。超靜定結構構的塑性內內力重分布布塑性內力重重分布的過過程（（以矩形等截面面兩跨連續(xù)續(xù)梁為例））兩跨連續(xù)梁梁內力變化化過程兩跨連續(xù)梁梁內力變化化圖第一過程：：裂縫出現現～塑性鉸鉸形成以前前，原因為為裂縫的形成和開開展。第二過程：：塑性鉸形成成以后，原原因為塑性鉸的轉動。條件：（1）（2）適筋梁（3）達之之前前不發(fā)生剪切破破壞塑性性內內力力重重分分布布的的幅幅度度指截截面面彈彈性性彎彎矩矩與與該該截截面面塑塑性性鉸鉸所所能能負負擔擔彎彎矩矩的的差差值值，，通通常常以以相相對對值值表表達達：塑性性內內力力重重分分布布的的設設計計考考慮慮（1）““充充分分的的內內力力重重分分布布””（2）“不不充充分分的的內內力力重重分分布布””（3）一個個截截面面的的屈屈服服并并不不意意味味著著結結構構破破壞壞（4）塑性性鉸鉸截截面面不不必必考考慮慮滿滿足足變變形形連連續(xù)續(xù)條條件件，，必必須須滿滿足足平平衡衡條條件件（5）一般般調調整整幅幅度度不不應應超超過過25%超靜靜定定結結構構達達到到承承載載能能力力極極限限狀狀態(tài)態(tài)的的標志志不是是一一個個截截面面達達到到屈屈服服，，而而是是出出現現足足夠夠多多的的塑塑性性鉸鉸，，使使結結構構形形成成破破壞壞機機構構；；幾點點具具有有普普遍遍意意義義的的結結論論超靜靜定定結結構構出出現現第第一一個個塑塑性性鉸鉸后后，，結結構構中中的的內內力力分分布布不不再再服服從從彈彈性性分分析析結結果果，，與與彈彈性性內內力力結結果果存存在在差差別別的的現現象象稱稱為為““塑性性內內力力重重分分布布”；；考慮慮塑塑性性內內力力重重分分布布，，更更符符合合實實際際內內力力分分布布規(guī)規(guī)律律；；按塑塑性性計計算算極極限限承承載載力力>按彈彈性性計計算算的的極極限限承承載載力力，，因因此此按按彈彈性性分分析析方方法法是是偏偏于于安安全全的的；；彈性性理理論論即即符符合合平平衡衡條條件件，，又又符符合合變變形形協(xié)協(xié)調調條條件件；；而而塑塑性性理理論論雖雖符符合合符符合合平平衡衡條條件件，，但但不不再再符符合合變變形形協(xié)協(xié)調調條條件件；；利用用連連續(xù)續(xù)梁梁塑塑性性內內力力重重分分布布的的規(guī)規(guī)律律，，可可以以人人為為將將中中間間支支座座設設計計彎彎矩矩調調低低塑性性鉸鉸轉轉動動能能力力與與配配筋筋率率有有關關配筋筋率率越越小小，，塑塑性性鉸鉸轉轉動動能能力力越越大大。。工程程中中對對按按塑塑性性內內力力重重分分布布進進行行設設計計的的連連續(xù)續(xù)梁梁（（或或超超靜靜定定結結構構）），，一一般般是是通通過過控控制制相對對受受壓壓區(qū)區(qū)高高度度x來保保證證預預期期塑塑性性鉸鉸位位置置具具有有足足夠夠的的轉轉動動能能力力。。保證證充充分分內內力力重重分分布布的的條條件件相對對受受壓壓區(qū)區(qū)高高度度x≤0.35調幅幅系系數數不超超過過20％宜用用HRB235和HRB335級鋼鋼筋筋，，C20~C45級混混凝凝土土受剪剪箍筋筋比計計算算值值增大大20%可見見，，在在保保持持連連續(xù)續(xù)梁梁極極限限承承載載力力不不變變的的前前提提下下，，利用用塑塑性性內內力力重重分分布布規(guī)規(guī)律律，，人人為為調調整整設設計計彎彎矩矩，減減少少支支座座配配筋筋的的密密集集程程度度，，有有利利于于施施工工。。但人人為為調調整整設設計計彎彎矩矩不不是是任任意意的的調整整幅幅度度越越大大，，支支座座塑塑性性鉸鉸出出現現就就越越早早，達達到到極極限限承承載載力力時時所所需需要要的的塑塑性性鉸鉸轉轉動動也也越越大大如果轉動需求求超過塑性鉸鉸的轉動能力力，塑性內力力重分布就無無法實現雙向板傳力路路徑lylx四邊簡支矩形板①②②②②雙向板破壞形形式四邊固定板考慮塑性內力力重分布方法法雖然利用了了連續(xù)梁塑性性鉸出現后的的承載力儲備備，比按彈性性理論計算更更為合理且節(jié)節(jié)省材料，但但會導致使用用階段構件的的變形較大，應力水平較較高，裂縫寬度較大大。因此在下列情情況不能適用，應按彈性理理論進行設計計。(1)直接承受動力力荷載作用的的構件；(2)裂縫控制等級級為一級和二二級的構件；；(3)重要結構構件件，如主梁調幅法彎矩調幅法簡簡稱調幅法