两跨非对称加载预应力混凝土框架的试验分析

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1、重庆大学硕士学位论文I绪论第三种概念——预加应力是为了实现荷载平衡。这种概念把预加应力主要看作是试图平衡构件上的荷载。在预应力混凝土结构的总体设计中，预加应力的效果被认为是平衡重力荷载，以便受弯构件如板、梁在给定的荷载条件下将不受挠曲应力。这就能把一挠曲构件转换成一受直接应力的构件，因而大大地简化了否则是复杂难解的结构的设计和分析。1．4预应力混凝土超静定结构及次内力1．4．1次内力的产生及定义与普通钢筋混凝土或者其它结构不一样，预应力混凝土超静定结构有着其特殊的性质。若张拉一预应力简支梁(亦或说

2、静定结构)，不管对梁施加多少预应力，预应力仅影响梁的内部应力。外部反力，由静力学确定，决定于恒载及活载(包括梁自重)，但并不受预应力的影响。如果梁上无荷载，不管我们如何对梁内部施加预应力，外部反力总是零，因此外弯矩也是零。而在超静定后张预应力混凝土结构中，当梁受预应力时，结构由于弯曲变形受限会在支座约束处产生反力，这一反力又将在结构中产生内力，即为次内力。次内力有次弯矩和次剪力(未做特别说明，本文所指的次弯矩均为此)，本文因研究框架的弯矩调幅，并且已经在设计时使框架不会发生剪切破坏，故只关心次弯矩

3、。另外，在预应力混凝土框架结构中由于张拉预应力而引起梁的轴向变形，也会在结构中产生弯矩(以后简称为轴次弯矩)。1．4．2次弯矩的计算方法在介绍次弯矩的计算方法前，先介绍另外两个重要的概念：主弯矩和综合弯矩。预应力值与预应力筋的重心轴和混凝土形心轴之间距离的乘积称为主弯矩。主弯矩和次弯矩的迭加值称为综合弯矩。综合弯矩则为预应力在结构上所产生的弯矩。由它们的定义可以看出：综合弯矩=主弯矩+次弯矩(1—1)关于次弯矩的计算方法，大家最熟悉的、概念最清楚的是弯矩——面积法⋯。它是基于传统的确定梁的斜率和挠

4、度的弯矩面积法，用来求解超静定结构中由于后张预应力产生的次弯矩。它是根据赘余支座处的变形协调条件来求出支座上的赘余反力，从而求出次弯矩的。但是当主弯矩图形较为复杂及结构超静定次数较多时，用弯矩——面积法计算次弯矩是很麻烦的。另外一种简单而常用的方法是等效荷载法【21。预应力曲线筋竖向坐标发生改变的结果，将会在混凝土构件上引起与构件轴线相垂直的竖向力。这种力，与通过预应力筋的锚固而作用于构件端部的预张拉力一起，可以看作分析预张拉作用时的外力系。这种外力系称为预应力的等效荷载。将等效荷载加在结构上所计

5、算出3重庆大学硕士学位论文J绪论的弯矩图即为综合弯矩图。而主弯矩是比较容易求得的，这样根据公式(1—1)即可求出结构的次弯矩。本文就是用等效荷载法计算框架的次弯矩。轴次弯矩则可用传统的经典力法所求得，在此不再赘述。1．5内力重分布及极限分析1．5．1塑性铰某～截面的“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。将这一非弹性交性

6、集中产生的区域理想化为集中于一个截面上的塑性铰。塑性铰与结构力学中的理想铰比较，两者有以下三点主要区别：1)理想铰不能承受任何弯矩，塑性铰则能承受定值的弯矩；2)理想铰在两个方向都可产生无限的转动，而塑性铰却是单向铰，只能沿弯矩作用方向作有限的转动；3)理想铰集中于一点，塑性铰则是有一定长度的。塑性铰有钢筋铰和混凝土铰两种。对于配置具有明显屈服点铡筋的适筋梁，塑性铰形成的起因是受拉钢筋先屈服，故称钢筋铰。钢筋铰的转动能力大，延性好，是超静定结构中允许出现的。当截面配筋率超过最大配筋率时，转动主要由

7、受压区混凝土的非弹性变形引起，故称为混凝土铰，其转动量很小，截面突然破坏。1．5-2内力重分布钢筋混凝土超静定结构，在其加载的全过程中，由于材料的非弹性性质，各截面间内力的分布规律是变化的，这种情况称为内力重分布。由于结构是超静定结构，即使结构中某个正截面的受拉钢筋达到屈服，整个结构还不是几何可变的，仍有一定的承载能力。因此，超静定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的方法设计，可进一步发挥结构的承载力储备，节约材料，方便施工。钢筋混凝土超静定结构的内力重分布可概括

8、为两个过程，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，主要是由于结构各部分抗弯刚度比值的改变而引起的内力重分布；第二个过程发生于第一个塑性铰形成以后直到结构破坏，由于结构计算简图的改变而引起的内力重分布。要实现充分的内力重分布，除了塑性铰要有足够的转动能力外，还要求塑性铰出现的先后顺序不会导致结构的局部破坏。1．5．3弯矩调幅法弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基础上，根据需要，适当调整某些截面的弯矩值，通常是对那些弯矩绝对值较大的截面弯矩进行调整，然后，按4重