1）洞口角点1的次弯矩M1j
负弯矩作用下洞口角点1截面的应力分布及中和轴NA的变化情况如图5.4所示，该截面上的轴力和次弯矩都为正值，截面上部受压下部受拉，随着轴力的增加，中和轴NA只能从面积平分轴FA开始向上移动，由于计算中仅考虑受压区混凝土及受拉区钢筋参与工作，忽略了混凝土的抗拉作用，实际情况中难以发生中和轴位于钢梁内的情况，因此面积平分轴只能出现在混凝土板内，所以中和轴NA只会经过两个区域，即NA在钢筋区域以下的混凝土板内[图5.4（a）、（b）]、NA在钢筋区域内[图5.4（c）、（d）]。根据中和轴NA位置的不同，次弯矩函数M1j由两段函数组成。
从图5.4中可以看出：当轴力为零，次弯矩达到最大值时，面积平分轴FA与中和轴NA重合[图5.4（a）]；随着轴力的增加，NA依次经过轴力和次弯矩共同存在的区域[图5.4（b）、（c）]；当轴力达到最大值时，相应的次弯矩为零[图5.4（d）]。
图5.4 负弯矩区角点1截面上的应力分布及中和轴的变化范围
由于洞口上方截面包含了混凝土和钢材两种强度不同的材料，为了便于研究，可以换算为同一种材料的截面尺寸，这就需要引入换算应力图的概念，如图5.5（c）所示，换算应力图是将截面各组成部分的应力换算成与中和轴所在区域同宽的应力图，由此可较为方便地确定轴力引起的应力分布变化。在计算中考虑混凝土板的抗压作用和纵向钢筋的抗拉作用，忽略混凝土抗拉和钢筋的抗压作用，将混凝土翼板实际宽度（bc）换算为有效宽度（be）。
分析情况（一）：中和轴NA位于混凝土翼板
随着轴力从零开始增长，中和轴NA从面积平分轴FA开始向上移动，移动范围在混凝土翼板内，但不包括钢筋区域，如图5.5（b）所示。
图5.5 中和轴NA在混凝土板内时角点1截面的应力分布图
此时满足条件：0≤a≤y11-c或0≤nt
①确定角点1截面的形心轴位置：
②考虑到计算的简便，将受拉钢筋的面积换算成与混凝土翼板有效宽度（be）相同，高度为c的混凝土面积区域，即钢筋区域，换算关系为：
可以得到中和轴NA在混凝土板内移动的最大距离是y11-c。
③确定换算应力图中面积平分轴FA的位置：
其中，Nplt为洞口上方截面的最大塑性轴力。
④确定形心轴SA到面积平分轴FA的距离：
⑤确定洞口上方截面的无量纲轴力nt以及折算高度a：
⑥确定形心轴SA到中和轴NA的距离：
⑦将真实应力图中①～③部分的合力对形心轴SA取矩可以得到次弯矩函数M1j的第1段函数式M11：
将式（5.12）代入式（5.13）可以得到：
简化后可以得到关于nt的函数式：
式中：
分析情况（二）：中和轴NA位于钢筋区域
随着轴力继续增长，次弯矩下降，中和轴继续向上移动，开始进入钢筋区域，如图5.6所示。此时满足条件：
图5.6 中和轴NA在钢筋区域时角点1截面的应力分布图
①确定换算应力图中面积平分轴FA的位置：
②确定形心轴SA到面积平分轴FA的距离：
③确定洞口上方截面的无量纲轴力nt以及折算高度a：
④确定形心轴SA到中和轴NA的距离：
⑤将真实应力图中①～④部分的合力对形心轴SA取矩可以得到次弯矩函数M1j的第2段函数式M12：
将式（5.20）代入式（5.21）可以得到：
简化后可以得到关于nt的函数式：(www.xing528.com)
式中：
2）洞口角点2的次弯矩M2j
负弯矩作用下洞口角点2截面的应力分布及中和轴NA的变化情况如图5.7所示，该截面的轴力为正值，次弯矩为负值，截面上部受拉下部受压，随着轴力的增加，中和轴NA只能从面积平分轴开始向下移动，由于计算中仅考虑受压区混凝土及受拉区钢筋参与工作，忽略混凝土的受拉作用，实际情况中，中和轴位于混凝土板内的情况难以发生，因此面积平分轴只能出现在钢梁内，中和轴NA可以经过两个区域，即NA在钢梁翼缘内[图5.7（a）、（b）]、NA在钢梁腹板内[图5.7（c）、（d）]。根据中和轴NA位置的不同，次弯矩函数M2j由两段函数组成。从图5.7中可以看出：当轴力为零，次弯矩达到最大值时，面积平分轴FA与中和轴NA重合[图5.7（a）]；随着轴力的增加，NA依次经过轴力和次弯矩共同存在的区域[图5.7（b）、（c）]；当轴力达到最大值时，相应的次弯矩为零[图5.7（d）]。
图5.7 负弯矩区角点2截面上的应力分布及中和轴的变化范围
分析情况（一）：中和轴NA位于钢梁上翼缘内
随着轴力从零开始增长，中和轴从面积平分轴开始向下移动，移动范围在钢梁上翼缘内，如图5.8所示。
此时满足条件：
①当中和轴位于钢梁上翼缘时，考虑纵向受力钢筋的受拉，忽略混凝土板的受拉作用，为了满足换算应力图中的面积平分轴与实际截面的面积平分轴位置相同，将钢筋区域的高度换算为钢梁上翼缘的折算高度：
图5.8 中和轴NA在钢梁上翼缘时角点2截面上的应力分布图
②确定换算应力图中面积平分轴FA的位置：
③确定形心轴SA到面积平分轴FA的距离：
④确定洞口上方截面的无量纲轴力nt以及折算高度a：
⑤确定形心轴SA到中和轴NA的距离：
⑥将真实应力图中①～④部分的合力对形心轴SA取矩可以得到次弯矩函数M2j的第1段函数式M21：
将式（5.29）代入式（5.30）可以得到：
简化后可以得到关于nt的函数式：
式中：
分析情况（二）：中和轴NA位于钢梁腹板内
随着轴力继续增长，次弯矩下降，中和轴继续向下移动，移动范围在钢梁腹板内，如图5.9所示。
图5.9 中和轴NA在钢梁腹板内时角点2截面上的应力分布图
此时满足条件
①确定换算应力图中面积平分轴的位置：
②确定形心轴SA到面积平分轴FA的距离：
③确定洞口上方截面的无量纲轴力nt以及折算高度a：
④确定形心轴SA到中和轴NA的距离：
⑤将真实应力图中①～④部分的合力对形心轴SA取矩可以得到次弯矩函数M2j的第2段函数式M22：
将式（5.37）代入式（5.38）可以得到：
简化后可以得到关于nt的函数式：
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