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摘要：簡(jiǎn)要分析了混凝土疊合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布的現(xiàn)象,并且對(duì)彎矩調(diào)幅系數(shù)的計(jì)算作了歸納，在此基礎(chǔ)上對(duì)目前研究中存在的一些問題提出了作者的看法。

關(guān)鍵詞：連續(xù)疊合梁調(diào)幅系數(shù)內(nèi)力重分布

一、引言

超靜定疊合連續(xù)梁在使用狀態(tài)下，特別在承載能力達(dá)到極限狀態(tài)下，當(dāng)荷載依某一參數(shù)成比例增加時(shí)，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變位的增長(zhǎng)，在大多情況下將不與該參數(shù)成比例，相反，其比例在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，這種現(xiàn)象即是鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象。

二、內(nèi)力重分布的產(chǎn)生

引起內(nèi)力重分布的直接原因是超靜定結(jié)構(gòu)各部分的相對(duì)剛度發(fā)生了變化，而引起疊合連續(xù)梁剛度變化的變化原因主要有：

1．混凝土受拉區(qū)裂縫的出現(xiàn)和開展。

2．受拉鋼筋達(dá)到極限之后出現(xiàn)的非彈性變形。

3．混凝土受壓區(qū)的非彈性變形，特別是在臨近破壞時(shí)。

4．鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，在或長(zhǎng)或短的區(qū)段內(nèi)破壞時(shí)。

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(yīng)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(yīng)力超前和支座負(fù)彎矩滯后，對(duì)一般鋼筋混凝土疊合連續(xù)梁和在第一階段加載時(shí)跨中即已開裂的預(yù)應(yīng)力混凝土疊合連續(xù)梁，在第二階段加載初期，就會(huì)產(chǎn)生由跨中向支座的內(nèi)力重分布。

從負(fù)彎矩區(qū)混凝土翼板開裂到第一個(gè)塑性鉸形成，負(fù)彎矩區(qū)范圍內(nèi)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(nèi)力重分布稱為彈性內(nèi)力重分布[1]。該階段梁內(nèi)力重分布的程度主要與正、負(fù)彎矩區(qū)梁的剛度變化大小和梁的跨長(zhǎng)比等因素有關(guān)。

從第一個(gè)塑性鉸形成到梁的極限狀態(tài)階段，連續(xù)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(shí)現(xiàn)了第二階段的內(nèi)力重分布，稱為塑性內(nèi)力重分布。該階段的內(nèi)力重分布值占總的內(nèi)力重分布值的絕大部分。

三、內(nèi)力重分布對(duì)抗剪性能的影響

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)普通鋼筋棍凝土超靜定結(jié)構(gòu)的塑性行為進(jìn)行了較深入的研究，其成果已在有關(guān)規(guī)范中得到反映[2]。但是，對(duì)內(nèi)力重分布的分析研究較多的是對(duì)彎矩重分布的調(diào)幅利用和整體抗彎承載能力的提高上，值得注意的是，連續(xù)粱的塑性內(nèi)力重分布不僅改變了彎矩內(nèi)力的分布，還會(huì)對(duì)梁的剪力內(nèi)力的分布和抗剪性能產(chǎn)生影響。

1．剪力的重分布

截面剪應(yīng)力的重分布實(shí)際上是與正應(yīng)力的重分布同時(shí)發(fā)生的，隨著第二階段荷載F2作用下梁中裂縫的發(fā)展,第一階段荷載F1產(chǎn)生的彎矩重分布伴隨著剪力的重分布。現(xiàn)階段連續(xù)粱的抗剪承載力計(jì)算最終是采用同等荷載、跨度條件下的筒支梁的抗剪計(jì)算進(jìn)行的，而沒有考慮剪力內(nèi)力重分布。如果在塑性條件下彎矩值發(fā)生改變，僅對(duì)其中一個(gè)支座負(fù)彎矩調(diào)幅(使其彎矩值降低)，則其他支座截面的剪力值會(huì)增大，就有可能導(dǎo)致截面的抗剪能力不足。

2．抗剪性能的影響

以多跨連續(xù)梁彎矩調(diào)幅對(duì)抗剪能力的影響為例進(jìn)行分析[3]。對(duì)于鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁．當(dāng)按彈性理論方法計(jì)算時(shí)，連續(xù)梁的內(nèi)支座截面的彎矩一般較大，造成配筋密集，施工不便，影響質(zhì)量。在工程設(shè)計(jì)中往往通過對(duì)彎矩調(diào)幅，以降低支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值．減少支座截面配筋量。這樣的彎矩調(diào)幅過程，就是在外荷載的大小，位置不變的情況下，通過對(duì)縱向鋼筋的配筋量在支座和跨中進(jìn)行的調(diào)整．從而改變了梁段內(nèi)的跨中最大正彎矩和支座最大負(fù)彎矩M+、M-，因此梁段內(nèi)截面的抗剪能力也會(huì)發(fā)生改變。

當(dāng)調(diào)幅前ψ=，

經(jīng)支座負(fù)彎矩調(diào)幅后若ψ仍大于或等于1，則抗剪能力有所提高，經(jīng)調(diào)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(dāng)調(diào)幅前ψ<1，經(jīng)支座負(fù)彎矩調(diào)幅后ψ減小而進(jìn)一步遠(yuǎn)離1，則抗剪能力會(huì)相應(yīng)降低。

四、內(nèi)力重分布的計(jì)算

目前,在鋼筋混凝土連續(xù)梁考慮內(nèi)力重分布方面，主要是進(jìn)行彎矩調(diào)幅系數(shù)的計(jì)算。彎矩調(diào)幅是指連續(xù)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(diào)幅大小的基本原則：（1）保證強(qiáng)度（塑性）要求，使調(diào)幅以后結(jié)構(gòu)實(shí)際承載力在任何情況下應(yīng)該不少于計(jì)算值；（2）保證使用要求，疊合結(jié)構(gòu)在使用階段內(nèi)不產(chǎn)生過寬裂縫和過大撓度。

1．按承載能力考慮連續(xù)梁的彎矩調(diào)幅計(jì)算

為了使得疊合連續(xù)梁的調(diào)幅計(jì)算與目前比較成熟的整澆連續(xù)梁的調(diào)幅計(jì)算相協(xié)調(diào)，文獻(xiàn)[4]提出可以考慮F1對(duì)疊合連續(xù)梁第二階段受力時(shí)對(duì)中支座產(chǎn)生附加彎矩的調(diào)幅計(jì)算式。

（1）

式中Fu—疊合連續(xù)梁的極限荷載，F(xiàn)u=F1+F2U；

F2u—與Fu相應(yīng)的疊合連續(xù)梁的第二階段極限荷載；

δc—疊合連續(xù)梁破壞時(shí)，中支座彎矩的調(diào)幅系數(shù)；

δg—對(duì)比梁破壞時(shí)，中支座彎矩的調(diào)幅系數(shù)；

α0—疊合連續(xù)梁的附加彎矩系數(shù)。

2．按使用荷載考慮疊合連續(xù)梁的彎矩調(diào)幅系數(shù)

（2）

式中FK—對(duì)比梁的標(biāo)準(zhǔn)荷載值，F(xiàn)K=α0KF1+F2；

α0K—疊合連續(xù)梁的附加彎矩系數(shù)，一般情況下取為0.57。

當(dāng)按（1）式進(jìn)行調(diào)幅計(jì)算時(shí)，確定了承載能力狀態(tài)下支座的調(diào)幅系數(shù)，但不滿足跨中或支座截面的使用性能要求，則應(yīng)按照（2）式再進(jìn)行計(jì)算，確定新的支座彎矩調(diào)幅系數(shù)；為了滿足疊合連續(xù)梁的承載能力及塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)要求，式中δg的取值不宜超過25%，因此疊合連續(xù)梁的調(diào)幅系數(shù)也不應(yīng)超過25%。

五、研究中存在的主要問題及展望

通過對(duì)以上研究成果的分析,可以看出在目前的研究當(dāng)中還存在以下問題：

1．連續(xù)梁的內(nèi)力重分布也會(huì)引起剪力的重分布，這一截面剪力值的改變會(huì)影響到斜截面的抗剪承載能力。這一抗剪承載力增減的準(zhǔn)確計(jì)算．還有待進(jìn)一步的試驗(yàn)分析。

2．對(duì)于某一設(shè)計(jì)調(diào)幅值存在一個(gè)最佳的控制預(yù)應(yīng)力值，使得內(nèi)力重分布程度最大，過大過小的控制預(yù)應(yīng)力值都不利于內(nèi)力重分布。

鑒于以上不足，有必要在今后開展以下幾個(gè)方面的工作：

（1）目前，在鋼筋混凝土連續(xù)梁考慮內(nèi)力重分布方面，通常按彈性體系進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算[5]。根據(jù)文獻(xiàn)[6]，對(duì)疊合連續(xù)梁受力性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析，在符合塑性變形、截面強(qiáng)度條件，和結(jié)構(gòu)能達(dá)到預(yù)期的調(diào)整幅度要求下，并使其調(diào)整幅度必須限制在特定范圍內(nèi)，推導(dǎo)出其計(jì)算方法。

（2）一般來說，設(shè)計(jì)調(diào)幅較大的連續(xù)板可以采用較高的控制預(yù)應(yīng)力，其內(nèi)力重分布值較充分，可根據(jù)實(shí)際情況采用。

參考文獻(xiàn)

[1]回國(guó)臣，吳獻(xiàn)．連續(xù)組合梁的彎矩調(diào)幅系數(shù)與內(nèi)力重分布[J]．有色礦冶．2001,17(5)：41—43．

[2]中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)．鋼筋混凝土連續(xù)粱和框架考慮內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版杜，1994．

[3]蔡江勇．內(nèi)力重分布對(duì)連續(xù)梁抗剪性能的影響分析[J]．廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)．2001,12(3)：53—55．

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[5]CECS51：93．鋼筋砼連續(xù)梁和框架考慮內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．

[6]裘進(jìn)蓀，李志安．鋼筋混凝土連續(xù)迭合梁應(yīng)力性能及設(shè)計(jì)方法的試驗(yàn)研究(I、II)[R]．杭州：浙江大學(xué)，199．