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  • 后张法预应力超静定结构的次内力效应

    次内力是超静定顶应力混凝土结构的重要特征,它的“次”字,意喻此项内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“次内力”在量级大小上并不次要,对朴件的抗裂度和强度有不容忽视的影响。


    国内外结构设计规范中对预应力次内力的考虑经历了一个从无到有的过程:规范GBJ10-89及之前的规范没有考虑次内力的影响 在规范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,后张法预应力混凝上超静定结构,在进行正截面受弯承载力计算及抗裂验算时,在弯矩设计值巾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。


    在日前的规范,已经重视预应力效应作用,明确规定要考虑次内力影响。但是在预应力作用下,对于平面杆系结构来说,次内力包括次弯矩、次轴力和次剪力 而对于空间结构而言,还包括次扭矩。可是目前的规范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、次抓矩的作用。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。

    次内力的基本概念


    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内力。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内力,称为预应力次内力。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内力。


    其一,由于起静定结构受到预应力作用时将会产生变形的趋势,而这些变形趋势必将受到结构冗余杆件的约束,在这些冗余约束处产牛了次反,这些次反力在结构中引起的内力即为次内力。简而言之,可将次内力的产生这样表述预应力作用一变形趋势受约束一次反力一次内力。


    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内力称为主内力,将预应力作用在整个结构中产生的结构内力称为综合内力。综合内力与主内力之差即为次内力,即:次内力-综合内力一主内力。因此,预应力结构的非预应力构件没有主内力,共次内力即为综合内力 静定结构的次内力为零,主内力即为综合内力。结合静定结构和超静定结构的受力特性,以这样理解预应力作用引起的次内小 出于预应力的作用,结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、杯长误差或材料收编的·种作用,它使得超静定结构在无外荷载作用时产生了原始内力。


    如果将预应力作用转化为等效做载,由于等效做载本身在任何情况下都是白平衡的,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内力,而且还会使结构的其他部分产生内力。


    若将预应力构件扯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平衡体系。此隔离构件中等效荷载引起的内力就是主内力,次反力引起的内力就是次内力。


    对于平面杆系结构米说,次内力包括次弯知、次轴力和次剪力:而对于空间结构而言,还包括次扭矩。由于次内力是山约束作用产生的,所以次内力在预应力构件上的分布有一个重要的特点 次弯知和次扭知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。


    后张法预应力超静定结构的次内力效应

    按不同的计算原现,次内力计算方法主要包括: 等效荷载法、弯矩面积法、共驱梁法、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 另外约束次内力法及等效节点荷载法可用于让算包括次知、次剪力、次轴力以及次扭矩在内的次内力。我们可以根据次内力的计算过程,将上述方法分为直接方法和间接方法两种。间接方法指先计算出综合内力和根据“次内力( 综合内力) 主内力”的关系来确定次内力的计算方法,如等效荷载法和固端弯矩法 直接方法指的是直接由主内力计算出杆端次内力或支座次反力进而求解得到次内,如弯矩面积法和约束次内力法等。

    湖北省 武汉市
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