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《混凝土结构设计》--第二章 单向板肋梁楼盖(十)

第2章  单向板肋梁楼盖
39
2.3  连续梁、板的塑性分析方法
2.3.1  内力重分布与应力重分布
    按弹性理论计算连续梁、板时,假定整个连续梁是等刚度的,且在受力全过程中,抗弯刚
度始终不变,因而荷载效应(内力)与荷载呈线性关系。当连续梁某跨的某个截面达到极限
承载力时,即可认为整个连续梁发生破坏。
    上述结论仅适用于由弹性材料构成的结构(如简支钢梁)。对钢筋混凝土结构,在外荷
载作用下,其截面的受力全过程一般有三个T作阶段:开裂前弹性阶段、开裂后的带裂缝阶
段和钢筋屈服后的破坏阶段。由于混凝土的非弹性变形、裂缝的m现和开展、钢筋的锚同滑
移以及塑性铰的形成和转动等因素的影响,在构件内将产生应力重分布和内力重分布现象。
    应力重分布是指,由于材料非线性(如徐变、收缩)或裂缝II+JI现后传力机构的改变,导致
截面上的应力分布与弹性应力分布不一致的现象,这种现象与构件的约束条件无关。也就
是说,无论是静定结构还是超静定结构都存在应力重分布现象。
    例如,钢筋混凝土受弯构件,在裂缝ILpl现以前,截面应变基本符合平截面假定,裂缝ll+ll现
后,裂缝处混凝土拉应力为O,应变激增,从而使该处的钢筋应变和应力突然增大,同时受压
区混凝士应变和应力也显著增加,这就是由于裂缝引起的梁受弯截面上的应力重分布。
    又如,钢筋混凝土短柱,在轴向压力作用下,钢筋和混凝土共同T作,其压应变基本一
致,即s..=占,;在轴向压力的长期作用下,由于混凝土材料的徐变变形,导致应变增大,即占:
=■>占一因而钢筋应力也随之增大,即盯:=E。占:> O-s=Es占,,即在轴力不变的情况下,钢筋
应力增大,混凝土应力相应减小,这就是由于徐变引起的受压截面上钢筋和混凝土之间的应
力重分布。
    但对于超静定结构,其内力不仅与荷载大小有关,而且还与各部分抗弯刚度的比值有
关。如果刚度比改变,内力分布的规律也将随之改变。这种刚度随荷载变化而引起的内力
变化,称为结构的内力重分布。
    钢筋混凝土连续梁、板,在受力全过程中,材料由弹性阶段进入塑性阶段,各个截面的抗
弯刚度在各受力阶段是随荷载不断发生变化的,因而结构的实际内力与变形明显不同于按
弹性理论分析的计算结果,这种差异是FH于钢筋混凝土的受弯塑性变形引起的,称为塑性内
力重分布。
    因此,内力重分布是指结构上各个截面间的内力变化规律不同于弹性理论而言的,并且
只有超静定结构才有内力重分布现象。静定结构是小存在内力重分布的,因为静定结杓的
内力与截面刚度无关,某一截面(如简支梁跨中最大弯矩截面)一旦形成塑性铰,整个结构
就成为几何可变体系,丧失了继续承载的能力,也就意味着结构的破坏。
2.3.2  钢筋混凝土受弯构件的塑性铰和塑性内力重分布
    对钢筋混凝土受弯构件(图2 -11),在外荷载的作用下,当受拉钢筋应力达到屈服强度
以后,塑性应变增大而钢筋应力维持不变。随着截面受压区高度的减小,中和轴上升,内力
臂略有增大,截面的弯矩也有所增加,但弯矩的增量(Mu -M、.)不大,而截面的曲率增量(咖u
一咖、+)却很大,在M一咖图上基本是一条水平线。这样,在弯矩基本维持不变的情况下,截
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