混凝土連續疊合梁中內力重分布范文
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摘要：簡要分析了混凝土疊合結構的內力重分布的現象,并且對彎矩調幅系數的計算作了歸納，在此基礎上對目前研究中存在的一些問題提出了作者的看法。
一、引言
超靜定疊合連續梁在使用狀態下，特別在承載能力達到極限狀態下，當荷載依某一參數成比例增加時，結構的內力和變位的增長，在大多情況下將不與該參數成比例，相反，其比例在相當大的范圍內變化，這種現象即是鋼筋混凝土超靜定結構的內力重分布現象。
二、內力重分布的產生
引起內力重分布的直接原因是超靜定結構各部分的相對剛度發生了變化，而引起疊合連續梁剛度變化的變化原因主要有：
1．混凝土受拉區裂縫的出現和開展。
2．受拉鋼筋達到極限之后出現的非彈性變形。
3．混凝土受壓區的非彈性變形，特別是在臨近破壞時。
4．鋼筋與混凝土之間的粘結力，在或長或短的區段內破壞時。
5．混凝土的徐變變形。
6．混凝土的溫度及干縮變形等。
除了上述原因外，還應該考慮疊合梁兩階段制造和二次受力引起的剛度變化。由于疊合梁兩階段制造和二次受力的特性，引起跨中的受拉鋼筋應力超前和支座負彎矩滯后，對一般鋼筋混凝土疊合連續梁和在第一階段加載時跨中即已開裂的預應力混凝土疊合連續梁，在第二階段加載初期，就會產生由跨中向支座的內力重分布。
從負彎矩區混凝土翼板開裂到第一個塑性鉸形成，負彎矩區范圍內梁的剛度逐漸減小，而跨中截面梁仍處于彈性階段，這一階段梁的內力重分布稱為彈性內力重分布[1]。該階段梁內力重分布的程度主要與正、負彎矩區梁的剛度變化大小和梁的跨長比等因素有關。
從第一個塑性鉸形成到梁的極限狀態階段，連續疊合梁中支座截面和跨中截面均形成塑性鉸，梁的塑性變形充分，實現了第二階段的內力重分布，稱為塑性內力重分布。該階段的內力重分布值占總的內力重分布值的絕大部分。
三、內力重分布對抗剪性能的影響
目前，國內外對普通鋼筋棍凝土超靜定結構的塑性行為進行了較深入的研究，其成果已在有關規范中得到反映[2]。但是，對內力重分布的分析研究較多的是對彎矩重分布的調幅利用和整體抗彎承載能力的提高上，值得注意的是，連續粱的塑性內力重分布不僅改變了彎矩內力的分布，還會對梁的剪力內力的分布和抗剪性能產生影響。
1．剪力的重分布
截面剪應力的重分布實際上是與正應力的重分布同時發生的，隨著第二階段荷載F2作用下梁中裂縫的發展,第一階段荷載F1產生的彎矩重分布伴隨著剪力的重分布。現階段連續粱的抗剪承載力計算最終是采用同等荷載、跨度條件下的筒支梁的抗剪計算進行的，而沒有考慮剪力內力重分布。如果在塑性條件下彎矩值發生改變，僅對其中一個支座負彎矩調幅(使其彎矩值降低)，則其他支座截面的剪力值會增大，就有可能導致截面的抗剪能力不足。
2．抗剪性能的影響
以多跨連續梁彎矩調幅對抗剪能力的影響為例進行分析[3]。對于鋼筋混凝土多跨連續梁．當按彈性理論方法計算時，連續梁的內支座截面的彎矩一般較大，造成配筋密集，施工不便，影響質量。在工程設計中往往通過對彎矩調幅，以降低支座截面的彎矩設計值．減少支座截面配筋量。這樣的彎矩調幅過程，就是在外荷載的大小，位置不變的情況下，通過對縱向鋼筋的配筋量在支座和跨中進行的調整．從而改變了梁段內的跨中最大正彎矩和支座最大負彎矩M+、M-，因此梁段內截面的抗剪能力也會發生改變。當調幅前ψ=，
經支座負彎矩調幅后若ψ仍大于或等于1，則抗剪能力有所提高，經調幅后若ψ降至小于1，則抗剪能力的增大或減小要依ψ減小的程度而定。當調幅前ψ<1，經支座負彎矩調幅后ψ減小而進一步遠離1，則抗剪能力會相應降低。
四、內力重分布的計算
目前,在鋼筋混凝土連續梁考慮內力重分布方面，主要是進行彎矩調幅系數的計算。彎矩調幅是指連續疊合梁按塑性分析的彎矩值與按彈性分析的彎矩值相比較，所得彎矩變化的幅度。
調幅大小的基本原則：（1）保證強度（塑性）要求，使調幅以后結構實際承載力在任何情況下應該不少于計算值；（2）保證使用要求，疊合結構在使用階段內不產生過寬裂縫和過大撓度。
1．按承載能力考慮連續梁的彎矩調幅計算
為了使得疊合連續梁的調幅計算與目前比較成熟的整澆連續梁的調幅計算相協調，文獻[4]提出可以考慮F1對疊合連續梁第二階段受力時對中支座產生附加彎矩的調幅計算式。
（1）
式中Fu—疊合連續梁的極限荷載，Fu=F1+F2U；
F2u—與Fu相應的疊合連續梁的第二階段極限荷載；
δc—疊合連續梁破壞時，中支座彎矩的調幅系數；
δg—對比梁破壞時，中支座彎矩的調幅系數；
α0—疊合連續梁的附加彎矩系數。
2．按使用荷載考慮疊合連續梁的彎矩調幅系數
（2）
式中FK—對比梁的標準荷載值，FK=α0KF1+F2；
α0K—疊合連續梁的附加彎矩系數，一般情況下取為0.57。
當按（1）式進行調幅計算時，確定了承載能力狀態下支座的調幅系數，但不滿足跨中或支座截面的使用性能要求，則應按照（2）式再進行計算，確定新的支座彎矩調幅系數；為了滿足疊合連續梁的承載能力及塑性鉸的轉動要求，式中δg的取值不宜超過25%，因此疊合連續梁的調幅系數也不應超過25%。
五、研究中存在的主要問題及展望
通過對以上研究成果的分析,可以看出在目前的研究當中還存在以下問題：
1．連續梁的內力重分布也會引起剪力的重分布，這一截面剪力值的改變會影響到斜截面的抗剪承載能力。這一抗剪承載力增減的準確計算．還有待進一步的試驗分析。
2．對于某一設計調幅值存在一個最佳的控制預應力值，使得內力重分布程度最大，過大過小的控制預應力值都不利于內力重分布。
鑒于以上不足，有必要在今后開展以下幾個方面的工作：
（1）目前，在鋼筋混凝土連續梁考慮內力重分布方面，通常按彈性體系進行內力計算[5]。根據文獻[6]，對疊合連續梁受力性能試驗結果進行理論分析，在符合塑性變形、截面強度條件，和結構能達到預期的調整幅度要求下，并使其調整幅度必須限制在特定范圍內，推導出其計算方法。
（2）一般來說，設計調幅較大的連續板可以采用較高的控制預應力，其內力重分布值較充分，可根據實際情況采用。
參考文獻
[1]回國臣，吳獻．連續組合梁的彎矩調幅系數與內力重分布[J]．有色礦冶．2001,17(5)：41—43．
[2]中國工程建設標準化協會．鋼筋混凝土連續粱和框架考慮內力重分布設計規程[S]．北京：中國計劃出版杜，1994．
[3]蔡江勇．內力重分布對連續梁抗剪性能的影響分析[J]．廣西工學院學報．2001,12(3)：53—55．
[4]周旺華．現代混凝土疊合結構[M]．中國建筑工業出版社．1998,127—129．
[5]CECS51：93．鋼筋砼連續梁和框架考慮內力重分布設計規程[S]．
[6]裘進蓀，李志安．鋼筋混凝土連續迭合梁應力性能及設計方法的試驗研究(I、II)[R]．杭州：浙江大學，199．
