考虑残余应力影响下刚架极限承载力分析的广义塑性铰法

• Published in: 华南理工大学学报（自然科学版） Vol. 51; no. 7; pp. 90 - 99
• Main Authors: 柏大炼, 杨绿峰, 殷玉琪
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 广西大学 土木建筑工程学院/工程防灾与结构安全教育部重点实验室,广西 南宁 530004 01.07.2023
• Subjects: residual stress; 广义塑性铰法; ultimate strength; 极限承载力; stability coefficient; 刚架结构; 残余应力; generalized plastic hinge method; frame structure; 稳定系数
• ISSN: 1000-565X
• DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.220423

TU311; 一阶塑性铰法利用外荷载与线弹性弯矩之间的比例特性快速确定塑性铰的位置和结构的极限承载力,理论简洁,计算效率高,但不能考虑截面轴力和弯矩对塑性铰形成的组合作用.精细塑性铰法克服了一阶塑性铰法的局限性,但其只能通过不断增量调整外荷载、迭代试算来确定塑性铰的位置和结构的极限承载力,丧失了一阶塑性铰法的比例特性,理论复杂,计算效率低.广义塑性铰法结合了一阶塑性铰法与精细塑性铰法的优点,但未考虑残余应力的影响,对于立柱承受较大竖向集中荷载作用的刚架结构会高估其极限承载力.有鉴于此,文中通过在广义屈服准则的截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响,进而有效利用广义塑性铰法快速评估考虑残余应力影响下刚架结构的极限承载力.首先,利用强度折减因子建立了各加载步的修正截面强度,结合回归分析建立了广义屈服函数的齐次化表达式,据此定义了与外荷载保持相同比例关系的单元承载比.然后,在截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响,并依据单元承载比与外荷载的比例关系快速确定塑性铰的位置和相应的外荷载增量,据此建立了考虑残余应力影响的改进广义塑性铰法.最后,通过与不同方法就国内外文献中几个校准算例的对比分析,发现文中改进方法的计算效率约为当前主流结构分析方法的3～12倍.