浅谈超静定预应力混凝土结构次内力的影响.doc

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1、...浅谈超静定预应力混凝土结构次力的影响摘要：本文阐明了有关预应力引起“次力"的研究的意义及研究现状，从次力的基本概念出发，对国外几种常见的计算次力的方法进行了比较研究。同时本文还详细介绍了超静定预应力混凝土结构次力的影响。最后进行了次力的合理利用研究，从次力的影响因素方面提出了相关的设计建议。关键词：预应力混凝土结构；超静定结构；次力；合理利用；影响1有关次力的研究意义及研究现状次力是超静定预应力混凝土结构的重要特征，它的“次”字，意喻此项力是预应力超静定结构建立有效预应力时的次生物，但应注意的是常常“次力”在量级大小上并不次要，对杆件的抗裂度和强度

2、有不容忽视的影响。国外结构设计规中对预应力次力的考虑经历了一个从无到有的过程：规GBJ10-89及之前的规没有考虑次力的影响；在规JGJ/T92-93中只考虑了次弯矩对结构的影响，而没有考虑次剪力和次轴力的影响；GB50010-2002中规定，后法预应力混凝土超静定结构，在进行正截面受弯承载力计算及抗裂验算时，在弯矩设计值中次弯矩应参与组合；在进行斜截面受剪承载力计算及抗裂验算时，在剪力设计值中次剪力应参与组合。可见在目前的规中，已经重视预应力效应作用，明确规定要考虑次力影响。但是，在预应力作用下，对于平面杆系结构来说，次力包括次弯矩、次轴力和次剪力；而

3、对于空间结构而言，还包括次扭矩。可是目前的规规定的预应力效应包括预加力产生的次弯矩、次剪力，而没有考虑次轴力、次扭矩的作用。因此，对于现代预应力混凝土结构，尤其是有约束的预应力混凝土结构，若按现行常规设计是有其不足的，不能满足预应力混凝土结构计算的要求。2次力的基本概念.......预应力对超静定和静定结构作用的根本区别在于预应力作用对超静定结构产生了次力。在预应力混凝土超静定结构中，所施加的预应力而产生的附加力，称为预应力次力。可以从两个角度去认识预应力作用在超静定结构中引起的次力。其一，由于超静定结构受到预应力作用时将会产生变形的趋势，而这些变形趋势

4、必将受到结构冗余杆件的约束，在这些冗余约束处产生了次反力，这些次反力在结构中引起的力即为次力。简而言之，可将次力的产生这样表述：预应力作用→变形趋势受约束→次反力→次力。其二，将静定结构或超静定结构的静定基本结构体系(即撤除多余约束后的结构构件)在预应力作用下产生的力称为主力，将预应力作用在整个结构中产生的结构力称为综合力。综合力与主力之差即为次力，即：次力=综合力一主力。因此，预应力结构的非预应力构件没有主力，其次力即为综合力；静定结构的次力为零，主力即为综合力。结合静定结构和超静定结构的受力特性，可以这样理解预应力作用引起的次力：由于预应力的作用，结

5、构中的冗余约束对结构的变形趋势产生附加约束，可以将这种约束作用视为类似于温度改变、支座沉陷、杆长误差或材料收缩的一种作用，它使得超静定结构在无外荷载作用时产生了原始力。如果将预应力作用转化为等效荷载，由于等效荷载本身在任何情况下都是自平衡的，将这个自平衡力系加于超静定结构，不仅在预应力梁中会产生力，而且还会使结构的其他部分产生力。若将预应力构件抽掉预应力筋和锚具作为隔离体，则在梁上作用的不仅有等效荷载，而且还有支座提供的次反力。由于隔离构件必须满足平衡条件，预应力本身是自平衡体系，因而作用在隔离梁端部的次反力也必然是自平衡体系。此隔离构件中等效荷载引起的

6、力就是主力，次反力引起的力就是次力。对于平面杆系结构来说，次力包括次弯矩、次轴力和次剪力；而对于空间结构而言，还包括次扭矩。由于次力是由约束作用产生的，所以次力在预应力构件上的分布有一个重要的特点：次弯矩和次扭矩沿构件轴线的分布是线性的，次剪力和次轴力沿构件为常数分布。.......图2.1超静定梁与静定梁局部力比较3常用次力计算方法3.1计算方法综述计算次力的关键是要解决两个问题：首先是如何处理预应力作用并将此作用加于结构上；其次是选择合适的结构力学方法求解该作用下的结构力。常用的处理预应力作用的方法有两种：其一，将预应力作用等效地转变为外荷载施加于结

7、构；其二，直接求出结构杆件单元的杆端约束次力加于结构。而常用的求解结构力的结构力学方法主要有：力法、位移法（也包括弯矩分配法、反弯点法及D值法等一些近似计算方法）以及矩阵位移法（杆系有限元法）和有限单元法等。手算一般采用弯矩分配法，编程计算则采用矩阵位移法。按不同的计算原理，次力计算方法主要包括：等效荷载法、弯矩面积法、共轭梁法、固端弯矩法、约束次弯矩法,上述这些方法主要是为了求解仅考虑结构弯曲变形下的次弯矩的方法；另外约束次力法及等效节点荷载法可用于计算包括次弯矩、次剪力、次轴力以及次扭矩在的次力。我们可以根据次力的计算过程，将上述方法分为直接方法和间

8、接方法两种。间接方法指先计算出综合力和根据“次力(综合力)主力”的关系来确定次力