塑性铰与内力重分布

塑性铰与内力重分布结构的弹性分析：假定应力应变关系是线性的，结构的位移与荷载关系是线性的。荷载卸去后，结构会恢复到原来形状无任何残余变形。结构的塑性分析：基于考虑材料塑性性质的结构分析。其任务是研究结构处于塑性状态下的性能，确定结构破坏时所能承受的荷载---极限荷载。极限荷载：结构的变形随荷载的增加而增大。当荷载达到某一临界值时，不再增加荷载变形也会继续增大，这时结构丧失了进一步的承载能力，这种状态称为结构的极限状态，此时的荷载是结构所能承受的荷载极限，称为极限荷载，记作Pu。弹性设计时的强度条件：塑性设计时的强度条件：计算假定：材料为理想弹塑性材料。弹性阶段---应力应变关系---应变与曲率关系---应力与曲率关系---弯矩与曲率关系---弹性极限弯矩(屈服弯矩)线性关系弹塑性阶段中性轴附近处于弹性状态.处于弹性的部分称为弹性核.---弯矩与曲率关系非线性关系或3.塑性流动阶段---塑性极限弯矩(简称为极限弯矩)塑性铰若截面弯矩达到极限弯矩,这时的曲率记作。意味着该截面两侧可以发生相对转角，形如一个铰链。称为塑性铰。破坏机构结构由于出现塑性铰而形成的机构称为破坏机构。破坏机构可以是整体性的，也可能是局部的。超静定梁有多余约束，出现一个塑性铰后仍是几何不变体系。Pl/2l/2PA截面先出现塑性铰，这时再增加荷载令将P代入，得梁的抗弯承载力为（1）弹性性理论论不能能反映映材料料的实实际工工作状状况；；（2）按内内力包包络图图进行行配筋筋，钢钢筋配配置过过多；；（3）弹性性理论论计算算的支支座弯弯矩较较大，，使得得支座座配筋筋过多，施施工不不便；；问题的的提出出钢筋混混凝土土塑性性铰概概念P

My

Mu

fy

fu-fy

P

塑性铰铰与理理想铰铰的区别能承受受一定定的弯弯矩，，近似似等于于极限限弯矩矩；仅能单单向转转动；；有一定定长度度区域域；转动能能力有有一定定限度度。pL

P

My

Mu

Ly

fy

fu-fy

P

塑性铰的转动动能力力塑性转转角及及塑性性铰的的转动动能力力（plasticrotationcapacity）塑性铰铰转角角：塑性铰铰的转转动能能力：影响塑塑性铰铰转动动能力力的因因素：：（1）钢筋种种类。受拉拉纵筋筋采用用软钢钢（HPB235，HRB335，HRB400，RRB400级钢筋筋）时时，较较大大。（2）受拉纵纵筋配筋率率。较较低低时，，较较大。。值值直接接与塑塑性铰铰转动动能力力有关。。（3）混凝土土的极限压压缩变变形。极限限压缩缩变形形大，，较较大。。混凝凝土的的强度度等级低低，箍箍筋用用量多多或受受压区区纵筋筋较多多时，，都能能增加加混凝凝土的的极限限压缩变变形。。塑性铰铰的特特点（1）塑性铰铰实际际上具具有一一定长长度，，分析析时可可认为为是一一个截截面；；（2）塑性铰铰能承承受定定值弯弯矩，，即截截面的的屈服服弯矩矩；（3）对于单单筋受受弯构构件，，塑性性铰只只能单单向转转动；；（4）塑性铰铰的转转动能能力有有限。。超静定定结构构的塑塑性内内力重重分布布塑性内内力重重分布布的过过程（（以矩形等等截面面两跨跨连续续梁为为例））两跨连连续梁梁内力力变化化过程程两跨连连续梁梁内力力变化化图第一过过程：：裂缝缝出现现～塑塑性铰铰形成成以前前，原原因为为裂缝的形成成和开开展。。第二过过程：：塑性铰铰形成成以后后，原原因为为塑性铰铰的转动动。条件：：（1）（2）适筋筋梁（3）达之之前前不发生剪剪切破破坏塑性内内力重重分布布的幅幅度指截面面弹性性弯矩矩与该该截面面塑性性铰所所能负负担弯弯矩的的差值值，通通常以以相对对值表表达：塑性内内力重重分布布的设设计考考虑（1）““充分分的内内力重重分布布”（2）“不充充分的的内力力重分分布””（3）一个截截面的的屈服服并不不意味味着结结构破破坏（4）塑性铰铰截面面不必必考虑虑满足足变形形连续续条件件，必必须满满足平平衡条条件（5）一般调整幅幅度不应超超过25%超静定结构构达到承载载能力极限限状态的标志不是一个截截面达到屈屈服，而是是出现足够够多的塑性性铰，使结结构形成破破坏机构；；几点具有普普遍意义的的结论超静定结构构出现第一一个塑性铰铰后，结构构中的内力力分布不再再服从弹性性分析结果果，与弹性性内力结果果存在差别别的现象称称为“塑性内力重重分布”；考虑塑性内内力重分布布，更符合合实际内力力分布规律律；按塑性计算算极限承载载力>按弹性计算算的极限承承载力，因因此按弹性性分析方法法是偏于安安全的；弹性理论即即符合平衡衡条件，又又符合变形形协调条件件；而塑性性理论虽符符合符合平平衡条件，，但不再再符合变形形协调条件件；利用连续梁梁塑性内力力重分布的的规律，可可以人为将将中间支座座设计弯矩矩调低塑性铰转动动能力与配配筋率有关关配筋率越小小，塑性铰铰转动能力力越大。工程中对按按塑性内力力重分布进进行设计的的连续梁（（或超静定定结构），，一般是通通过控制相对受压区区高度x来保证预期期塑性铰位位置具有足足够的转动动能力。保证充分内内力重分布布的条件相对受压区区高度x≤0.35调幅系数不超过20％宜用HRB235和HRB335级钢筋，C20~C45级混凝土受剪箍筋比计算值增大20%可见，在保保持连续梁梁极限承载载力不变的的前提下，，利用塑性内内力重分布布规律，人人为调整设设计弯矩，减少支座座配筋的密密集程度，，有利于施施工。但人为调整整设计弯矩矩不是任意意的调整幅度越越大，支座座塑性铰出出现就越早早，达到极限限承载力时时所需要的的塑性铰转转动也越大大如果转动需需求超过塑塑性铰的转转动能力，，塑性内力力重分布就就无法实现现双向板传力力路径lylx四边简支矩形板①②②②②双向板破坏坏形式四边固定板板考虑塑性内内力重分布布方法虽然然利用了连连续梁塑性性铰出现后后的承载力力储备，比比按弹性理理论计算更更为合理且且节省材料料，但会导导致使用阶阶段构件的的变形较大，应力水平平较高，裂缝宽度较较大。因此在下列列情况不能适用，应按弹性性理论进行行设计。(1)直接承受动动力荷载作作用的构件件；(2)裂缝控制等等级为一级级和二级的的构件；(3)重要结构构构件，如主主梁调幅法弯矩调幅法法简称调幅幅法，它是是在弹性弯弯矩的基础础上，根据据需要，适适当调整某某些截面弯弯矩值。通通常对那些些弯矩绝对