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结构系统的失效特征及有关概念
日期:2016-11-23 16:06:38 作者:桥梁监测 来源:本站原创
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    对于实际工程结构,刚架是最常见的超静定结构形式。通常,它可以有多种失效模式。机构失效是要考虑的一种主要失效模式。若某一刚架结构不是全部构件失效,但只要产生足够多的塑性铰而形成一定的塑性铰组合,使结构系统成为机构时,就将导致结构系统丧失承载能力而失效。即使同样是机构失效,由于不同构件的塑性铰化,会产生不同的失效形式,而对一种失效形式,由于塑性铰产生的顺序不同,又会形成不同的失效路径,但与桁架不同的是,失效形式的产生概率与失效路径无关。在任一组成失效形式的塑性铰组合中,有的塑性铰可以从组合中除去,剩余的塑性铰组合仍然可以使结构系统失效,这样的塑性铰称为冗余塑性铰。相反,那些如果从组合中去掉,剩余塑性铰就不能使结构系统失效,即不能使结构成为机构的塑性铰称为基本塑性铰。

  

    为便于对桥梁结构系统进行可靠性分析,通常作如下假定,

 

(1)材料均匀且各向同性时,材料的力学行为是完全弹塑性的,即已经形成塑性铰的截面服从塑性变形理论,而其他截面则表现为完全弹性。

 

(2)结构系统只受集中力与集中弯矩作用。

 

(3)塑性铰只在构件连接处或集中荷载作用点处形成,以可能形成塑性铰的截面为端面而构成对系统进行内力分析的各杆单元。

 

(4)某截面形成塑性铰的条件是该截面的屈服函数Fk =0Fk是是由杆单元的几何尺度、屈服应力及荷载效应决定的。计算荷载效应时要考虑弯矩、轴力、剪力的综合影响。

 

(5)当某一杆元端面形成塑性铰后,其余残存在未屈服端面上的应力都会重新分配。也就是说,在进行新的应力分析时,已产生塑性铰的杆单元,单元刚度矩阵要用相应的修正刚度矩阵代替,而且由于塑性铰的生成,需要在相关节点处加上等效节点力。反复这样的应力分析过程,直到产生一组塑性铰,使结构成为机构,这样就产生了一种失效形式。

 

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