塑性内力重分布

超静定结构塑性内力重分布超静定结构塑性内力重分布的概念的概念 l l1.1.应力重分布与内力重分布应力重分布与内力重分布l l2.2.钢筋混凝土受弯构件的塑性铰钢筋混凝土受弯构件的塑性铰l l3.3.钢筋混凝土超静定结构的内力重分布钢筋混凝土超静定结构的内力重分布l l4.4.影响内力重分布的因素影响内力重分布的因素1.应力重分布与内力重分布应力重分布与内力重分布材料的非弹性材料的非弹性超静定结构超静定结构应力重分布应力重分布-截面高度上应力分布不再是直截面高度上应力分布不再是直线（线弹性）。（线（线弹性）。（静定与超静定都存在静定与超静定都存在静定与超静定都存在静定与超静定都存在）内力重分布内力重分布-超静定结构各截面内力关系超静定结构各截面内力关系不再遵循线弹性关系。不再遵循线弹性关系。（原因：超静定结构弹性阶（原因：超静定结构弹性阶（原因：超静定结构弹性阶（原因：超静定结构弹性阶段各截面内力关系取决于弹性刚度，在开裂阶段刚度下降，段各截面内力关系取决于弹性刚度，在开裂阶段刚度下降，段各截面内力关系取决于弹性刚度，在开裂阶段刚度下降，段各截面内力关系取决于弹性刚度，在开裂阶段刚度下降，计算简图发生变化。）计算简图发生变化。）计算简图发生变化。）计算简图发生变化。）1.应力重分布与内力重分布应力重分布与内力重分布内力重分布内力重分布的概念：l0l01F11F1l0/2 l0/2ABAMBuM1M1F2l0/4F2l0/4F2F2AABF1+F2AABF1+F2MBuM1u=M1+F2l0/4内力重分布的概念：弹性分析时，随着F的变化，MB/M1=常量；塑性分析时随着F的变化，MB/M1不断变化，内力在支座和跨中之间不断重新分配。由于内力重分布，超静定钢筋混凝土结构的由于内力重分布，超静定钢筋混凝土结构的由于内力重分布，超静定钢筋混凝土结构的由于内力重分布，超静定钢筋混凝土结构的实际实际实际实际承载能力承载能力承载能力承载能力往往比按弹性方法分析的高，故按考虑内力往往比按弹性方法分析的高，故按考虑内力往往比按弹性方法分析的高，故按考虑内力往往比按弹性方法分析的高，故按考虑内力重分布方法设计，可进一步发挥结构的承载力储备，重分布方法设计，可进一步发挥结构的承载力储备，重分布方法设计，可进一步发挥结构的承载力储备，重分布方法设计，可进一步发挥结构的承载力储备，节约材料，方便施工；节约材料，方便施工；节约材料，方便施工；节约材料，方便施工；同时研究和掌握内力重分布的规律，能更好地确同时研究和掌握内力重分布的规律，能更好地确同时研究和掌握内力重分布的规律，能更好地确同时研究和掌握内力重分布的规律，能更好地确定结构在正常使用阶段的变形和裂缝开展值，以便更定结构在正常使用阶段的变形和裂缝开展值，以便更定结构在正常使用阶段的变形和裂缝开展值，以便更定结构在正常使用阶段的变形和裂缝开展值，以便更合理地评估结构使用阶段的性能。合理地评估结构使用阶段的性能。合理地评估结构使用阶段的性能。合理地评估结构使用阶段的性能。2.2.钢筋混凝土受弯构件的塑性铰钢筋混凝土受弯构件的塑性铰PAsbhM yMMyMu0 u塑性铰的转动能力塑性铰的转动能力MyMu y u-yly塑性铰塑性铰 混凝土开裂后，截面的应力分布发生了变化，混凝土开裂后，截面的应力分布发生了变化，称应力发生了重分布。钢筋屈服后，在荷载称应力发生了重分布。钢筋屈服后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧增大，称出现了增大，称出现了“塑性铰塑性铰”。正截面受弯塑性铰正截面受弯塑性铰 钢筋屈服后截面曲率激增，该截面钢筋屈服后截面曲率激增，该截面相当于一个能转动的铰，对于这种塑性相当于一个能转动的铰，对于这种塑性变形集中发生的区域，成为变形集中发生的区域，成为塑性铰塑性铰。概念概念a.塑性铰能承受一定弯矩；塑性铰能承受一定弯矩；b.只能定向转动；只能定向转动；c.有一定长度有一定长度塑性铰的特点塑性铰的特点3.3.钢筋混凝土超静定结构钢筋混凝土超静定结构的内力重分布的内力重分布超静定结构的极限荷载及内力重分布研究一两跨连续梁从开始加载研究一两跨连续梁从开始加载直到破坏的全过程。直到破坏的全过程。F1F1AABMBF1lM1F1l荷载较小时，荷载较小时，两个集中力两个集中力引起的弯矩引起的弯矩分布与弹性分布与弹性计算结果一计算结果一致。致。开裂前开裂前-弹性阶段弹性阶段当集中力增加至当集中力增加至F时时中间支座及荷载作用中间支座及荷载作用点的弯矩分别是：点的弯矩分别是：MBFlM1FlF0.1560.156F Fl0.1880.188Fl按照受弯构件计算，连续梁跨中及按照受弯构件计算，连续梁跨中及支座的极限弯矩支座的极限弯矩Mu（承载力承载力）为为Fl极限弯矩极限弯矩l0l01F11F1l0/2l0/2ABAMBuM1M1此时中间支座此时中间支座此时中间支座此时中间支座的弯矩已达到的弯矩已达到的弯矩已达到的弯矩已达到极限弯矩极限弯矩极限弯矩极限弯矩MuFl，按照按照按照按照弹性理弹性理弹性理弹性理论论论论集中荷载集中荷载集中荷载集中荷载F F就就就就是此梁所能承是此梁所能承是此梁所能承是此梁所能承受的最大荷载。受的最大荷载。受的最大荷载。受的最大荷载。MBFlM1Fl实际上，实际上，F作用下连续梁没有丧失承作用下连续梁没有丧失承载力，仅仅在支座形成了塑性铰。载力，仅仅在支座形成了塑性铰。跨中截面还有跨中截面还有FlFlFl的强度储备。的强度储备。当加荷增量当加荷增量F2时，连续梁跨中截时，连续梁跨中截面弯矩为：面弯矩为：F2l0/4F2l0/4F2F2AAB+于是，跨中也形成塑性铰，整个机构变成可变体系而告破坏。梁从一次超静定梁从一次超静定连续梁转变成连续梁转变成两根简支梁。两根简支梁。F1+F2AABF1+F2MBuM1u=M1+F2l0/4=MuBFlMu1Fl内力重分布内力重分布的概念：弹性分析时，随着F的变化，MB/M1=常量；塑性分析时随着F的变化，MB/M1不断变化，内力在支座和跨中之间不断重新分配内力在支座和跨中之间不断重新分配。钢筋混凝土超静定结构的内力重分布为两个过程：第一过程发生在受拉混凝土裂缝出现，到第一过程发生在受拉混凝土裂缝出现，到第一过程发生在受拉混凝土裂缝出现，到第一过程发生在受拉混凝土裂缝出现，到第一个塑性铰形成以前，主要是由于第一个塑性铰形成以前，主要是由于第一个塑性铰形成以前，主要是由于第一个塑性铰形成以前，主要是由于结构各部分结构各部分结构各部分结构各部分抗弯刚度比值的改变抗弯刚度比值的改变抗弯刚度比值的改变抗弯刚度比值的改变而引起的内力重分布；而引起的内力重分布；而引起的内力重分布；而引起的内力重分布；第二过程发生于第一个塑性铰形成以后直第二过程发生于第一个塑性铰形成以后直第二过程发生于第一个塑性铰形成以后直第二过程发生于第一个塑性铰形成以后直到结构破坏，由于到结构破坏，由于到结构破坏，由于到结构破坏，由于结构计算简图的改变结构计算简图的改变结构计算简图的改变结构计算简图的改变而引起的而引起的而引起的而引起的内力重分布。显然，第二过程的内力重分布比第内力重分布。显然，第二过程的内力重分布比第内力重分布。显然，第二过程的内力重分布比第内力重分布。显然，第二过程的内力重分布比第一过程的大得多。一过程的大得多。一过程的大得多。一过程的大得多。