塑性鉸理論在實際工程中的應用

塑性鉸是與理想鉸相比較而言，理想鉸不能承受彎矩，而塑性鉸能夠承受彎矩，其值即為塑性鉸截面的極限彎矩。對于超靜定結(jié)構(gòu)，由于存在多余聯(lián)系，某一截面的縱向鋼筋屈服，即某一截面出現(xiàn)塑性鉸并不能使結(jié)構(gòu)立即成為破壞結(jié)構(gòu)，還能承受繼續(xù)增加的荷載.當繼續(xù)加荷時，先出現(xiàn)塑性鉸的截面所承受的彎矩維持不變，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，沒有出現(xiàn)塑性鉸的截面所承受的彎矩繼續(xù)增加，直到結(jié)構(gòu)形成幾何可變機構(gòu)。這就是塑性變形引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，塑性鉸轉(zhuǎn)動的過程就是內(nèi)力重分布的過程。根據(jù)超靜定結(jié)構(gòu)塑性鉸的以上特性，可以解決工程中遇到的一些具體問題。

結(jié)構(gòu)鉸:用來連接兩個固體，并允許兩者之間做轉(zhuǎn)動的連接，傳遞剪力和軸力，不傳遞彎矩。

鉸鏈可能由可移動的組件構(gòu)成，或者由可折疊的材料構(gòu)成。最常見的是門窗上安裝的鉸鏈.

1)塑性鉸的存在條件是因截面上的彎矩達到塑性極限彎矩，并由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)動;當該截面上的彎矩小于塑性極限彎矩時，則不允許轉(zhuǎn)動。因此，塑性鉸可以傳遞一定的彎矩，而在結(jié)構(gòu)鉸中彎矩為零，不能傳遞彎矩。

2)結(jié)構(gòu)鉸為雙向鉸，即可以在兩個方向上產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，而塑性鉸的轉(zhuǎn)動方向必須與塑性彎矩的方向一致，不允許與塑性鉸極限彎矩相反的方向轉(zhuǎn)動，否則出現(xiàn)卸載使塑性鉸消失。所以塑性鉸為單向鉸。

因此，當截面彎矩達到極限彎矩時，這種截面稱為塑性鉸。塑性鉸與普通鉸的相同之處是鉸兩邊的截面可以產(chǎn)生有限的相對轉(zhuǎn)角。

用來連接兩個固體，并允許兩者之間做轉(zhuǎn)動的連接，傳遞剪力和軸力，不傳遞彎矩。

1)塑性鉸的存在條件是因截面上的彎矩達到塑性極限彎矩，并由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)動;當該截面上的彎矩小于塑性極限彎矩時，則不允許轉(zhuǎn)動。因此，塑性鉸可以傳遞一定的彎矩，而在結(jié)構(gòu)鉸中彎矩為零，不能傳遞彎矩。2)普通鉸為雙向鉸，即可以在兩個方向上產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，而塑性鉸的轉(zhuǎn)動方向必須與塑性彎矩的方向一致，不允許與塑性鉸極限彎矩相反的方向轉(zhuǎn)動，否則出現(xiàn)卸載使塑性鉸消失。

從適筋梁在彎矩作用下正截面應力與應變分析中可知:結(jié)構(gòu)在荷載作用下正截面經(jīng)歷三個受力階段;適筋梁的內(nèi)力與變形、曲率或轉(zhuǎn)角具有曲線關(guān)系。

第I應力階段:截面上應力較小，混凝土接近彈性體，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形、曲率或轉(zhuǎn)角近似為線性關(guān)系。

第II應力階段:由于截面上受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫急受壓區(qū)混凝土塑性變形發(fā)展，結(jié)構(gòu)截面剛度逐漸減小，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形、曲率或轉(zhuǎn)角呈曲線關(guān)系。

第III應力階段:從截面受拉區(qū)鋼筋開始屈服，受壓區(qū)邊緣混凝土達到極限壓應變εcu。結(jié)構(gòu)承載力值由My至Mu雖然增加很小，但結(jié)構(gòu)變形、曲率或轉(zhuǎn)角卻急劇增加，即截面在彎矩值基本不變的情況下發(fā)生較大幅度的轉(zhuǎn)動，截面轉(zhuǎn)動是受拉鋼筋塑性變形、受拉區(qū)混凝土裂縫開展及受壓區(qū)混凝土塑性變形不斷發(fā)展的結(jié)果。

適筋梁截面第III應力階段，截面在維持一定數(shù)值彎矩的情況下，發(fā)生較大幅度的轉(zhuǎn)動，猶如形成一個"鉸鏈"，轉(zhuǎn)動是材料塑性變形記混凝土裂縫開展的表現(xiàn)，故稱為塑性鉸。