塑性内力重分布.ppt

11.2.4超静定结构塑性内力重分布的概念
1.应力重分布与内力重分布
2.钢筋混凝土受弯构件的塑性铰
3.钢筋混凝土超静定结构的内力重分布
4.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---截面高度上应力分布不再是直线（线弹性）。（静定与超静定都存在)

内力重分布---超静定结构各截面内力关系不再遵循线弹性关系。
（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，计算简图发生变化。）l0 由于内力重分布，超静定钢筋混凝土结构的实际承载能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，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。2.钢筋混凝土受弯构件的塑性铰P塑性铰与普通铰的区别是：
(a)塑性铰是单向铰，只能沿Mu方向转动；
(b)塑性铰可以传递弯矩,M≤Mu；
(c)塑性铰的转动是有限的：受压铰（混凝土铰）---由于受压混凝土塑性变形而产生。（超筋梁或小偏心受压构件）常设计成受拉铰。内力重分布设受拉钢筋屈服时的截面弯矩为My，截面曲率为y；破坏时截面弯矩为Mu，截面曲率为u。
这一阶段的主要特点是：截面弯矩的增值(Mu-My)不大，但截面的曲率增值(u一y)却很大，图上基本上是一水平线。
在弯矩基本维持不变的情况下，截面曲率激增，形成截面受弯“屈服”现象。正截面受弯塑性铰截面“屈服”并不仅限于受拉钢筋首先屈服的那个截面，实际上钢筋会在一定长度上屈服，受压区混凝土的塑性变形也在一定区域内发展，而且混凝土和钢筋间的粘结作用也可能发生局部破坏。这些非弹性变形的集中发展，使结构的挠度和转角迅速增大。
这一非弹性变形集中产生的区域理想化为集中于一个截面上的塑性铰，该区段的长度称为塑性铰长度lp。塑性铰形成于截面应力状态的第Ⅱa阶段，转动终止于第IIIa阶段，所产生的转角称为塑性铰的转角p。M
Mu
Myεc钢筋屈服后截面曲率激增，该截面相当于一个能转动的铰，对于这种塑性变形集中发生的区域，成为塑性铰。a.塑性铰能承受一定弯矩；
b.只能定向转动；
c.有一定长度塑性铰与结构力学中的理想铰比较，有以下三点主要区别:塑性铰的转角和等效塑性铰长度塑性铰转角p就等于实曲线所围面积与虚直线所围三角形面积两者之差.
为方便，可近似取图中有阴影线的那部分面积。但是要想求出这部分面积仍然是困难的。因此用等效平行四边形来代替它。等效平行四边形的纵标(u一y)，等效长度为lp，要求此面积与曲率图上的阴影线部分面积相等。因此，上述连续梁一侧的塑性铰转角可表达成:3.钢筋混凝土超静定结构的内力重分布超静定结构的极限荷载
及内力重分布F1当集中力增加至F时中间支座及荷载作用点的弯矩分别是：按照受弯构件计算，连续梁跨中及支座的极限弯矩Mu（承载力）为0.188Fl④实际上，F作用下连续梁没有丧失承载力，仅仅在支座形成了塑性铰。
跨中截面还有0.188Fl-0.156Fl
=0.032Fl的强度储备。当加荷增量F2=0.128F时，连续梁跨中截面弯矩为：F2l0/4F1+F2(1)开裂前---弹性阶段
(2)支座开裂后---支座弯矩增长↓，跨中开裂后---M支增长↑
(3)支座钢筋屈服---支座塑性铰，简支两跨中弯矩增加直至跨中受拉筋屈服，变为铰。两点结论内力重分布的概念：
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。钢筋混凝土超静定结构的内力重分布为两个过程：M1=0.156Fl 内力重分布特点:
(1)静定结构塑性铰出现即破坏，而超静定结构形成的塑性铰，并不破坏。
(2)结构极限荷载增大。在设计中利用这部分承载力储备，可以取得一定的经济效益；
(3)可减小支座弯矩，防止配筋拥挤。影响内力重分布的因素 影响内力重分布的因素
充分内力重分布和不充分内力重分布：
充分内力重分布---形成足够的塑性铰，导致几何可变。
不充分内力重分布---支座铰缺乏足够转动能力，混凝土过早压碎，跨中承载力未达到、未形成铰。
影响因素---
配筋率↑，塑性转角↓（φu=εcu/x）
钢筋品种
混凝土强度低，εcu大，塑性转角↑。若超静定结构中各塑性铰均具有足够的转动能力，保证结构加载后能按照预期的顺序，先后形成足够数目的塑性铰，以致最后形成机动体系而破坏，称为充分的内力重分布。塑性铰的转动能力不足：连续梁，若支座截面的塑性铰缺乏足够的转动能力，混凝土发生“过早”压碎致使结构破坏，这时跨内截面的承载能力尚未被完全利用；不充分的内力重分布塑性铰的转动能力主要取决于纵筋的配筋率、钢材品种和混凝土的