连续梁处于极限状态时,负弯矩区出现塑性铰,即B截面达到极限弯矩;正弯矩区D截面混凝土受压破坏,达到极限弯矩。要求解连续梁极限荷载Pu,首先计算B、D截面的极限弯矩承载力Mu1、Mu2。
(1)Mu1的计算。B截面极限状态下的应力分布如图6.4所示。
图6.4 B截面极限状态下应力分布图
(a)截面图;(b)塑性中和轴在钢梁腹板处;(c)塑性中和轴在混凝土板内
Mu1、T0+ΔT为截面外力,由∑X(内)=∑X(外)得:
当hc+tf1≤h-yp-ys0≤h-tf2时,说明负弯矩区组合截面的塑性中和轴位于钢梁腹板内,应力分布如图6.4(b)所示,则Mu1可按下式计算:
式中 yp——钢梁塑性中和轴距钢梁底部的距离,根据塑性中和轴上下钢梁面积相等求得;
ys0——组合截面塑性中和轴距钢梁塑性中和轴的距离,向上为正;
Mp——钢梁塑性受弯承载力;
其他符号意义如图6.4所示。
当h-yp-ys0≤hc时,说明组合截面的塑性中和轴位于混凝土板内,应力分布如图6.4(c)所示,设x为塑性中和轴距板底的距离,则
Aafp+fcbx-Asfy=T0+ΔT
得:(www.xing528.com)
式中 ye——钢梁形心至钢梁底部的距离。
(2)Mu2的计算。正弯矩区D截面的极限弯矩的求解与简支梁相同,受力简图如图6.5所示。
图6.5 D截面极限状态下应力分布图
(a)截面图;(b)塑性中和轴在混凝土板内;(c)塑性中和轴在钢梁内
当组合截面塑性中和轴在混凝土板内时,应力分布如图6.5(b)所示,有:
式中 xp——正弯矩区组合截面塑性中和轴距板顶的距离。
若xp>hc,则说明组合截面塑性中和轴在钢梁内,应力分布如图6.5(c)所示,设受压钢梁面积为A′a,受压钢梁面积形心距混凝土板底为y1,受拉钢梁面积形心距钢梁底部的距离为y2,则:
得:
(3)极限荷载。极限状态下由荷载Pu引起的单跨梁的弯矩图如图6.6所示。
图6.6 单跨极限弯矩图
由弯矩叠加原理可以得到:
由式(6.27)可以解出Pu,即:
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