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1、Changsha University of Science&Technology第第5章章 结构体系可靠度结构体系可靠度杨春侠杨春侠长沙理工大学土木工程学院长沙理工大学土木工程学院20121第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology考虑塑性内力重分布的内力计算考虑塑性内力重分布的内力计算 1、基本原理、基本原理u弹性计算认为结构任一截面内力达到承载能力时，整个结构弹性计算认为结构任一截面内力达到承载能力时，整个结构破坏，对于静定结构或脆性材料的结构是正确的。破坏，对于静定结构或脆性材料的结构是正确的。u具有塑性性能的超静定结构，具
2、有塑性性能的超静定结构，某一截面达到承载能力并不能某一截面达到承载能力并不能使结构破坏。结构还有强度储备。使结构破坏。结构还有强度储备。补充补充20122第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology2、考虑塑性内力重分布的依据、考虑塑性内力重分布的依据钢筋混凝土构件截面承载能力计算中，考虑了钢钢筋混凝土构件截面承载能力计算中，考虑了钢筋和混凝土的塑性性质，采用塑性计算理论。筋和混凝土的塑性性质，采用塑性计算理论。连续梁、板结构内力按弹性理论计算，截面承载连续梁、板结构内力按弹性理论计算，截面承载力计算采用塑性理论，二者不统一。力计算采
3、用塑性理论，二者不统一。结构中某截面发生塑性变形后，刚度降低，按弹结构中某截面发生塑性变形后，刚度降低，按弹性方法计算得出内力不能正确反映结构实际内力性方法计算得出内力不能正确反映结构实际内力分布。分布。20123第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology3、塑性铰与理想铰、塑性铰与理想铰某一截面达到某一截面达到Mu，截面屈服，梁绕截面转动，出现塑性铰。，截面屈服，梁绕截面转动，出现塑性铰。理想铰能自由转动但不能传递弯矩；理想铰能自由转动但不能传递弯矩；塑性铰能承担弯矩塑性铰能承担弯矩Mu，只在，只在Mu下转动，不能反向转动；下转动
4、，不能反向转动；不能无限制转动，压区砼被压碎时，转动幅度达到限值。不能无限制转动，压区砼被压碎时，转动幅度达到限值。静定结构形成一个塑性铰，变成破坏机构。静定结构形成一个塑性铰，变成破坏机构。超静定结构出现一个塑性铰减少超静定结构出现一个塑性铰减少次超静定次数，荷载可次超静定次数，荷载可继续增加，直到塑性铰陆续出现变成破坏机构。继续增加，直到塑性铰陆续出现变成破坏机构。20124第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology4、考虑塑性内力重分布的优势、考虑塑性内力重分布的优势考虑材料塑性性质分析结构内力更加合理、更符考虑材料塑性性质分
5、析结构内力更加合理、更符合钢筋混凝土结构的实际工作状态。合钢筋混凝土结构的实际工作状态。考虑材料塑性性质可充分发挥结构的承载力，带考虑材料塑性性质可充分发挥结构的承载力，带来一定的经济效果。来一定的经济效果。20125第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology5、计算方法（举例说明）、计算方法（举例说明）u承受均载单跨固端梁，承受均载单跨固端梁，l6m，各截面尺寸及上下配，各截面尺寸及上下配筋量相同，正负极限弯矩筋量相同，正负极限弯矩Mu36kNm。u按弹性方法计算，按弹性方法计算，p112kNm，支座弯矩，支座弯矩MAMB=-36
6、kNm，跨中弯矩，跨中弯矩MC=18 kNm。20126第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technologyp1 没使梁破坏，仅使支座形成塑性铰，承担弯矩没使梁破坏，仅使支座形成塑性铰，承担弯矩Mu=36kNm，继续加载到继续加载到p24kN/m，跨中弯矩跨中弯矩Mc36kNm，达到达到Mu形成塑形成塑性铰，形成破坏机构。性铰，形成破坏机构。极限荷载极限荷载 p1+p216kN/m按弹性方法计算为按弹性方法计算为12kN/m 20127第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology结论
7、结论从形成塑性铰到成为破坏机构，梁尚有承受从形成塑性铰到成为破坏机构，梁尚有承受4kN/m均载的均载的潜力。考虑塑性变形的内力计算能利用材料的潜力。潜力。考虑塑性变形的内力计算能利用材料的潜力。形成塑性铰前，形成塑性铰前，MA与与MC之比为之比为2：1，形成塑性铰后，比，形成塑性铰后，比值逐渐改变，最后成为值逐渐改变，最后成为1：1(Mu)。材料塑性变形引起内力。材料塑性变形引起内力重分布，故称为重分布，故称为“考虑塑性变形内力重分布的计算方法考虑塑性变形内力重分布的计算方法”。按弹性理论计算，连续梁的弯矩与截面配筋比无关；按塑按弹性理论计算，连续梁的弯矩与截面配筋比无关；按塑性内力重分布理论
8、计算，梁的弯矩不是定值，随截面的配性内力重分布理论计算，梁的弯矩不是定值，随截面的配筋比而变化。筋比而变化。20128第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology第第5章章 结构体系的可靠度结构体系的可靠度 结构失效结构失效 结构体系失效结构体系失效 一、基本概念一、基本概念 1.1.结构构件的失效性质结构构件的失效性质 脆性构件脆性构件失效后丧失功能失效后丧失功能 延性构件延性构件失效后保持功能失效后保持功能 2.2.结构体系的失效模型结构体系的失效模型 串联模型串联模型 并联模型并联模型 串并联模型串并联模型20129第5章 结构
9、体系可靠度Changsha University of Science&Technology（1）串联模型）串联模型静定结构静定结构静定桁架与串联模型静定桁架与串联模型201210第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology（2）并联模型）并联模型超静定结构超静定结构(单一失效形态单一失效形态)排架结构与并联模型排架结构与并联模型超静定梁与并联模型超静定梁与并联模型201211第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology（3）串）串-并联模型并联模型超静定结构超静定结构(多失
10、效形态多失效形态)刚架与串刚架与串-并联模型并联模型2201212第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology3.结构体系可靠度计算的复杂性结构体系可靠度计算的复杂性构件失效间的相关性构件失效间的相关性 构件抗力的相关构件抗力的相关 性性 构件荷载效应间的相关性构件荷载效应间的相关性构件失效形态的不唯一性构件失效形态的不唯一性 构件失效间的相关性构件失效间的相关性 荷载相关荷载相关 所含失效构件相关所含失效构件相关201213第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology二、结
11、构体系可靠度的上下界二、结构体系可靠度的上下界设结构体系有设结构体系有n个元件个元件 各元件的失效状态为各元件的失效状态为 ,失效概率为失效概率为 ;结构系统的失效概率为结构系统的失效概率为 。1.串联系统串联系统（1）各元件工作状态完全独立）各元件工作状态完全独立201214第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology（2）各元件工作状态完全相关）各元件工作状态完全相关一般情况一般情况 可见可见,对于静定结构对于静定结构,结构体系的可靠度总小于结构体系的可靠度总小于或等于构件的可靠度。或等于构件的可靠度。201215第5章 结构体系
12、可靠度Changsha University of Science&Technology2.并联系统并联系统（1 1）各元件工作状态完全独立）各元件工作状态完全独立（2 2）各元件工作状态完全相关）各元件工作状态完全相关201216第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology 一般情况一般情况 可见可见,对于失效形态唯一的超静定结构对于失效形态唯一的超静定结构,结构体系的可靠结构体系的可靠度总大于或等于构件的可靠度。度总大于或等于构件的可靠度。201217第5章 结构体系可靠度Changsha University of Science&Technology本章小结本章小结了解结构体系失效模型；了解结构体系失效模型；了解结构体系可靠度的上下界。了解结构体系可靠度的上下界。Summary 201218第5章 结构体系可靠度