CN112711817B - 一种受弯构件的支座连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种受弯构件的支座连接方法，该方法包括获取受弯构件的荷载；调整受弯构件与支座的连接状态，以使受弯构件与支座处于第一连接状态，施加受弯构件在第一连接状态下所要承受的预载；将受弯构件的至少一端与支座由第一连接状态调整为第二连接状态，卸除受弯构件上的预载，施加受弯构件在第二连接状态下所要承受的荷载。实施本发明的受弯构件的支座连接方法，可使得受弯构件的两端与跨中的正负弯矩得到有效的消减均化，从而提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性，为结构的方案可行性提供了方向。

Description

一种受弯构件的支座连接方法

技术领域

本发明涉及工程技术领域，尤其涉及一种受弯构件的支座连接方法。

背景技术

一般工程受弯构件(通常指梁、板或墙等)，以梁为例，其通常可划分为腹板和翼缘。在受弯构件与支座铰支时，通常是指受弯构件的腹板与支座连接，而翼缘不与支座连接。而在受弯构件与支座固支时，通常是指受弯构件的腹板及翼缘均与支座连接。

在目前的规范及工程结构理论中，通常采用分析受弯构件与支座连接状态下承受的内力(例如弯矩)来分析受弯构件的结构情况，具体地，在计算时，通常都是采用假定受弯构件与支座铰支或固支，然后受弯构件承受的荷载一次施加且状态一次生成的方式。

然而，在实际设计和建造(制造)中发现，以单跨梁为例，假定单跨梁两端铰支时，单跨梁在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图(图1)呈抛物线状分布，此时，其两端弯矩为零，跨中产生极大值弯矩M_CS＝ql²/8，两端与跨中的弯矩幅差为极大值Δ₁＝ql²/8。而当假定单跨梁两端固支时，单跨梁在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图(图2)仍呈抛物线状分布，但此时，单跨梁两端产生极值负弯矩M_Aa＝M_Ba＝-ql²/12，跨中产生小幅正弯矩M_Ca＝ql²/24，两端负弯矩与跨中正弯矩的幅差Δ₂＝ql²/24。由此可知，采用假定单跨梁两端固支的方式，计算出来的跨中正弯矩的幅值相对于两端铰支的弯矩幅值的幅差，相对于铰支幅差Δ₁＝ql²/8虽然有所减小，但是，单跨梁的两端负弯矩比跨中正弯矩也大一倍。

由此可知，采用荷载一次施加且连接状态一次生成的方式连接，计算得到的受弯构件的弯矩存在极为不均的情况，这种情况的存在容易导致实际设计和建造(制造)使用中受弯构件在结构中的受力性能和经济性不佳，严重时甚至可能出现误判结构不可行的情况。

发明内容

本发明实施例公开了一种受弯构件的支座连接方法，能够有效均化受弯构件的两端与跨中的正负弯矩，从而提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性。

第一方面，本发明提供了一种受弯构件的支座连接方法，其包括

计算所述受弯构件承受的荷载；

将所述受弯构件的至少一端的腹板与所述支座连接，并调整所述受弯构件的至少一端的翼缘不与所述支座的翼缘连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态为所述第一连接状态，在所述受弯构件上施加预载；

将所述受弯构件的所述腹板与所述支座的腹板固支，并使得所述受弯构件的至少一所述端的至少一个翼缘与所述支座的翼缘调整为连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加所述荷载。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述受弯构件与所述支座处于第一连接状态时，所述受弯构件的至少一端的至少一个翼缘相对所述支座可发生沿所述受弯构件的轴线方向的位移。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述受弯构件与所述支座处于第二连接状态时，所述受弯构件至少一端的至少一个翼缘相对所述支座由所述第一连接状态的可发生位移调整为所述第二连接状态的不可发生位移。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，在所述第二连接状态下，所述受弯构件的所述至少一端与所述支座的连接刚度大于在所述第一连接状态下，所述受弯构件的所述至少一端与所述支座的连接刚度。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述第一连接状态为未连接状态、铰支、半固支或固支中的任一种，所述第二连接状态为半固支、固支或铰支。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述方法还包括：

基于所述预载，计算所述受弯构件在所述第一连接状态下的内力，以及，基于卸除预载以及施加的所述荷载，分别计算所述受弯构件在所述第二连接状态下的内力，叠加上述各所述内力，得到目标内力。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述荷载为分布荷载和/或集中荷载，所述预载与所述荷载方向相同，所述预载与所述荷载分布一致或不一致。

具体地，所述预载包括但不限于预压力荷载、预拉力荷载以及预载或其他可产生有利消减传统受弯构件荷载弯矩的预内力弯矩的荷载中的任一种或多种的联合。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，在所述计算所述受弯构件承受荷载的内力之前，所述方法还包括：

调整所述受弯构件与所述支座的连接状态为与所述第二连接状态相同或不同的连接状态。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述受弯构件为梁、板或墙。

所述梁可包括单跨梁、多跨梁、楼板梁、墙梁、结构梁等。所述板可包括单向板或双向板。

其中，所述卸除所述受弯构件上的所述预载之后，以及在所述受弯构件上施加所述荷载之前，所述方法还包括

在所述受弯构件上施工楼面板和/或屋面板。

第二方面，本发明还公开了一种受弯构件的支座连接方法，所述方法包括：

计算所述受弯构件承受的荷载；

将所述受弯构件的至少一端的腹板与所述支座的腹板连接，并调整所述受弯构件的至少一端的翼缘与所述支座的翼缘连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态为所述第一连接状态，在所述受弯构件上施加预载；

将所述受弯构件的所述腹板与所述支座的腹板固支，且所述受弯构件的所述翼缘与所述支座的所述翼缘固支，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加所述荷载。

与传统技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

在本实施例中，先计算受弯构件的荷载，然后通过调整受弯构件的腹板及翼缘与支座的连接状态，分成两个不同连接状态，然后在两个不同连接状态下分别施加预载，以及卸除预载及施加荷载。可以看出，通过本发明实施例提出了对受弯构件的荷载的新的施加方法，通过将受弯构件的固定状态分阶段生成，并加载其在第一连接状态下承受的预载，并在调整至第二连接状态后卸除该预载，再施加荷载，从而可使得受弯构件的两端与跨中的正负弯矩得到有效的消减均化，有效减少弯矩幅差，进而改善受弯构件在结构中的受力性能和经济性，为结构的方案可行性提供了方向。

此外，采用本发明的受弯构件的支座连接方法，受弯构件的断面比全过程铰支或全过程固支的受弯构件的断面均有所减小，从而可使似乎无法满足使用方面对于空间限制的受弯构件截面高度得到良好的满足，有效降低材料成本，经济性能更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统受弯构件(以单跨梁为例)的两端铰支在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图2是传统受弯构件(以单跨梁为例)的两端固支在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图3是本发明实施例一提供的受弯构件的支座连接方法的流程图；

图4是本发明实施例二提供的受弯构件的支座连接方法的流程图；

图5是本发明案例一中受弯构件两端铰支在预载作用下的弯矩图；

图6是本发明案例一中受弯构件两端固支卸除预载作用下的弯矩图；

图7是图5和图6中的弯矩叠加后的预内力弯矩图以及与图2传统弯矩叠加后的弯矩图；

图8是本发明案例二中受弯构件两端铰支在预张力荷载作用下的弯矩图；

图9是本发明案例二中受弯构件两端固支卸除预张力荷载作用下的弯矩图；

图10是图8和图9叠加后的预内力弯矩图以及再与图2传统弯矩图叠加后的弯矩图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

以下进行结合附图进行详细描述。

实施例一

请参阅图3，图3为本发明实施例一公开的受弯构件的支座连接方法的流程示意图；如图3所示，该受弯构件包括腹板及翼缘。该一种受弯构件的支座连接方法可包括：

101、计算受弯构件承受的荷载。

在本实施例中，该受弯构件主要是指梁、板、墙(如挡土墙)等承受弯矩的构件。其中，梁可包括单跨梁、多跨连续梁、楼板梁、墙梁、结构梁。板可包括单向板或双向板。例如楼屋面板、地下室底板、地下室顶板或者是墙板等等。

在结构理论中，受弯构件的荷载可根据有关规范中规定的公式进行计算得到。具体地，受弯构件的荷载可为分布荷载和/或集中荷载。即，受弯构件的荷载可为分布荷载或集中荷载，当然也可同时包括分布荷载和集中荷载。可以理解的是，在其他实施例中，该受弯构件的荷载可为竖向荷载和/或水平荷载。

102、将所述受弯构件的至少一端的腹板与所述支座的腹板连接，并调整所述受弯构件的至少一端的翼缘不与所述支座的翼缘连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态为所述第一连接状态，在所述受弯构件上施加预载。

在本实施例中，该第一连接状态包括但不限于未连接状态、铰支、半固支或固支中的某一种。具体地，在调整受弯构件与支座的连接状态为第一连接状态时，主要是通过调整受弯构件的腹板及翼缘分别与支座的连接状态来实现。例如，当第一连接状态为铰支时，则调整受弯构件与支座的连接状态为第一连接状态，包括：调整受弯构件的腹板与支座连接，并使得受弯构件的翼缘不与支座连接。当第一连接状态为未连接状态时，则此时，受弯构件的腹板、翼缘均不与支座连接；而当第一连接状态为半固支时，则此时，受弯构件的腹板与支座连接，受弯构件的上翼缘或下翼缘与支座连接；而当第一连接状态为固支时，则受弯构件的腹板、翼缘均与支座连接。

进一步地，实际建造(制造)使用以及荷载的施加和计算中，该第一连接状态优选为未连接、铰支或半固支，该受弯构件与支座处于第一连接状态时，受弯构件至少一端的至少一个翼缘可相对支座发生沿受弯构件的轴线方向的位移。例如由上述可知，若第一连接状态为未连接状态，翼缘未与支座连接，则翼缘可相对支座发生相对位移，而若第一连接状态为铰支，则腹板与支座连接，此时翼缘同样可相对支座发生位移。

具体地，在实际建造(制造)使用中，为了使得受弯构件与支座处于第一连接状态时，受弯构件的翼缘可相对支座发生位移，当受弯构件与支座采用焊接的方式连接时，则可保持该翼缘先不焊接，而当受弯构件与支座采用栓接的方式连接时，则可保持翼缘的长孔螺栓先不拧紧的方式。

采用在受弯构件处于第一连接状态时施加该预载，而在第二连接状态卸除该预载。可利用预载及卸载使得受弯构件产生一种预内力弯矩，从而有利于后续对于受弯构件的弯矩消减均化。

本实施例所指的预载是效应方向与构件所受荷载效应方向一致的荷载及各种作用，具体包括与构件所受荷载分布一致和/或不一致的任意荷载及作用，例如，可包括分布荷载、集中荷载、堆载、挂载、压力、拉力、张拉、对压、对拉、支座位移、温度作用等等。

可选的，该预载的施加方式可以为：在受弯构件处于该第一连接状态之后，在受弯构件上施加与该受弯构件承受的荷载方向及分布一致的荷载，例如预堆载或者预挂载等。

103、将所述受弯构件的所述腹板与所述支座的腹板固支，并使得所述受弯构件的至少一所述端的至少一个翼缘与所述支座的翼缘连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加所述荷载。

在本实施例中，该第二连接状态可为固支或半固支等。具体地，该第二连接状态与第一连接状态不同。由上述可知，第一连接状态可为未连接状态、铰支、半固支或固支。则当第一连接状态为未连接状态时，则第二连接状态可为半固支或固支；当第一连接状态为铰支时，该第二连接状态可为半固支或固支；而当第一连接状态为半固支时，则第二连接状态可为固支。也就是说，该受弯构件至少有一端的第一连接状态和第二连接状态不同，这样才能实现本发明的将该受弯构件所施加的预载及卸载分不同连接阶段分不同状态施加的目的。

具体地，由上述可知，受弯构件与支座的连接状态由第一连接状态调整为第二连接状态，主要是通过受弯构件的腹板与支座的腹板的连接状态以及翼缘与支座的翼缘的连接状态调整来实现的。例如，以第二连接状态为固支为例，则调整受弯构件的至少一端与支座的连接状态由第一连接状态调整为第二连接状态可具体为：

调整受弯构件的腹板与支座的腹板连接，然后调整受弯构件的所有翼缘与支座的腹板也连接，从而使得受弯构件与支座的连接状态为固支状态。

更具体地，第一连接状态与第二连接状态包括以下几种组合(第一连接状态在前，第二连接状态在后)：

①铰支和固支：第一连接状态为铰支，此时仅受弯构件的腹板与支座的腹板连接，受弯构件的翼缘不与支座的翼缘连接，且受弯构件翼缘可相对支座发生沿受弯构件的轴线方向上的位移。第二连接状态为固支，此时，受弯构件的腹板及所有的翼缘均与支座的腹板及翼缘固定连接。

②铰支和半固支：第一连接状态为铰支，此时仅受弯构件的腹板与支座的腹板连接，受弯构件的翼缘不与支座的翼缘连接，且受弯构件的翼缘可相对支座发生沿受弯构件的轴线方向上的位移。第二连接状态为半固支，此时，受弯构件的腹板及一个翼缘或部分翼缘均与支座固定连接，另一个翼缘或其余部分翼缘与支座不连接。

具体地，该受弯构件的翼缘可相对支座发生沿受弯构件的轴线方向上的位移，可通过以下两种方式实现：

第一种：当翼缘与支座的翼缘的连接采用对接焊时，在翼缘和支座的对接端分别留有间隙，暂不焊接，此时，翼缘可相对支座发生沿受弯构件的轴线方向上的位移。

第二种：当翼缘与支座的翼缘的连接采用栓接时，在翼缘上可设置螺孔，且该螺孔为长向顺轴线方向的椭圆孔，然后螺栓可自支座穿过翼缘上的螺孔，且此时螺栓副暂不安装，或者安装后，螺栓暂不拧紧，此时，翼缘同样可相对支座发生沿受弯构件的轴线方向上的位移。

可以得知的是，当受弯构件与支座位于第二连接状态(固支)时，该受弯构件的至少一端的至少一个翼缘相对支座可由第一连接状态下的可发生位移调整为第二连接状态下的不可发生位移。

应该得知的是，在本发明中，将受弯构件的至少一端与支座的连接状态由第一连接状态调整为第二连接状态时，该第二连接状态可与传统的受弯构件的支座连接状态相同或不同，则有：在计算该受弯构件承受的荷载之前，本发明的方法还包括：

将该受弯构件的至少一端与支座的连接状态调整为与第二连接状态相同或不同的状态，该状态可为传统连接状态。传统连接状态是指受弯构件与支座的连接刚度一次生成且一次承受全部荷载的状态。受弯构件在与支座的连接状态调整之前，受弯构件的两端与支座的连接状态可都为传统连接状态，且受弯构件在传统连接状态下，其两端与支座的连接约束数大于受弯构件在第一连接状态下其两端的连接约束数。但是，受弯构件在传统连接状态下，其两端的连接约束数又小于或等于受弯构件在第二连接状态下的其两端的连接约束数。即，传统连接状态与第一连接状态不同，但与第二连接状态可相同或不同。举例来说，以第一连接状态为铰接，传统连接状态为半固支，而第二连接状态为固支为例，则在第一连接状态时，受弯构件两端的腹板和支座的腹板连接，但是受弯构件两端的翼缘和支座的翼缘未连接，在传统连接状态时，受弯构件两端的腹板都和支座的腹板连接，而受弯构件的其中一端翼缘和支座的翼缘连接，而受弯构件的另一端的翼缘和支座的翼缘则不连接。而在第二连接状态时，受弯构件两端的腹板都和支座的腹板连接，同时，受弯构件两端的翼缘都和支座的翼缘也连接。由此可知，对于受弯构件两端的连接约束个数而言，在第一连接状态下的连接约束个数小于传统连接状态下的连接约束个数，在传统连接状态下的连接约束个数则小于或等于第二连接状态下的连接约束个数。本发明主要以传统连接状态与第二连接状态相同为例。

在本实施例中，由于在受弯构件处于第一连接状态时，在受弯构件上施加了预载，因此，在卸除该受弯构件的预载这一步骤时，优选保证其在施加荷载这一步骤之前进行。即，在将受弯构件的两端由第一连接状态调整为第二连接状态后，可进行卸除该受弯构件的预载的操作。

进一步地，由于在受弯构件的两端位于第一连接状态时，在受弯构件上施加了该预载，而在受弯构件至少一端由第一连接状态调整为第二连接状态时，卸除该预载，则相当于在第二连接状态时，在受弯构件上施加一个与预载大小相等但方向相反的力。以该预载为预张力为例，采用这种方式，这一施加预张力和这一卸除预张力的过程简称预张和放张，从预张到放张，这个过程中，预张荷载完全归零，但由于两个阶段的状态不同(第一连接状态的刚度小于第二连接状态的刚度)，因此，该受弯构件叠加储存了一定量的弯矩，这部分弯矩称之为预张式预内力弯矩(若预载为预载式，则称之为预载式预内力弯矩)。

因此，本发明的受弯构件的支座连接方法，主要是通过将受弯构件的腹板及翼缘与支座的连接分阶段连接，并施以预内力措施(即施加预载及卸除预载)。

在本实施例中，预载为p，由于在卸除预载p时，相当于在受弯构件上施加了与预载p大小相等，方向相反的荷载p’，预载满足以下关系式：

p+p’＝0；  (1)

p’＝-p；  (2)

且p<μq，其中，μ为系数，且μ≤1。

采用本发明的方案，通过在受弯构件处于两个不同的连接状态时分别施以预载和卸除预载，能够有利于受弯构件的弯矩消减均化，从而降低受弯构件的弯矩幅值和幅差。

104、基于施加的预载，计算受弯构件在第一连接状态下预载产生的内力，以及基于卸除的预载及施加的荷载，分别计算受弯构件在第二连接状态下产生的内力，叠加上述内力，得到目标内力。

具体地，在计算得到上述不同内力后，可采用以下两种方式叠加：

第一种：将施加预载计算得到的内力与卸除预载计算得到的内力叠加，得到预内力，然后再将预内力与施加荷载计算得到的内力叠加，即可得到目标内力。

第二种：将施加预载计算得到的内力与卸除预载计算得到的内力以及施加荷载(由于该荷载与传统受弯构件受到的荷载相同，因此，在此荷载作用下，本发明的受弯构件的内力与传统的受弯构件的内力相同)得到的内力依次叠加，即可得到该目标内力。

本发明受弯构件的预内力方法的关键在于将支座节点的腹板及翼缘分阶段连接成不同状态。预内力措施就是在施加荷载前，能够使得受弯构件通过分阶段连接的不同状态，产生一种有利于消减弯矩的预内力弯矩的措施。

结构基本理论表明，结构内力分布与结构刚度分布有关。刚度大的节点、构件，内力分布较大。刚度小的节点、构件，内力分布较小。本发明采用将受弯构件中内力较大的某节点(支座)，分阶段连接，使其第一阶段的刚度相对于第二阶段，也就是相对于传统刚度有所减弱，或者说将传统结构的某节点或某支座的某约束，在第一阶段解除，包括某种约束或各种约束，或某种约束的一部分或各种约束的一部分，如受弯构件一端的弯曲角约束。结构在第一阶段的状态(即第一连接状态)称作状态1，在状态1承受预载，将传统产生的较大节点内力必然转移到传统结构中较小节点内力(杆端内力)，结构及其构件内力，如受弯构件的弯矩，相应转移而重新分布。也就是说，在状态1施加的预载，可产生一种预载内力，如弯矩，其方向与传统内力方向相同，在传统内力弯矩的大幅值者处产生的内力较小甚至为零，小幅值者处产生的内力较大。在第二阶段，调整结构状态为与传统相同的状态(即第二连接状态)，称作状态2。在状态2，卸除预载，相当于施加一个与预载大小相等，方向相反的荷载，可称作反向预载，反向预载会产生一种与传统内力弯矩方向完全相反的内力弯矩，可使全部的传统内力弯矩发生消减。状态1预载与状态2卸载叠加，预载卸除归零，也就是反向预载将预载抵消为零。基于不同状态下，尽管预载与卸载产生的内力弯矩方向相反，但大小分布完全不同，故不会完全抵消。叠加中部分抵消后剩余的内力弯矩，预先建立于传统结构加载前，故称作预内力弯矩。

预内力措施是利用两个阶段连接状态不同的特点，通过在状态1施加预载，在状态2卸载来实现。预载卸载，外荷载归零，但因各自所作用的结构状态不同，各自产生的内力不同，从而使结构产生一种有利于消减荷载内力的预内力。

预内力措施中预载的基本定义是预先施加的与所受荷载方向及分布均一致的荷载，如，预堆载、预挂载。预载的定义是预先施加的与所受荷载方向一致，分布相同或不同的任意荷载和/或作用。从分布特征分，包括分布荷载和/或集中荷载。从施加方法分，可为预张拉力(简称预张)、或预压力(简称预压)、预对拉、预对压、或者其他荷载或作用，或其中几种或各种的联合。

预内力措施的结果是对传统内力产生消减均化作用。消减均化的程度取决于两个阶段状态对应不同刚度的相对比例，以及预内力措施的方法、预张力分布、大小和效率等。主要是预载大小的控制，也就是将预载控制在相当于所受荷载的一定比例，即，预载与荷载的比p/q，称作预载系数。

本发明实施例一采用第一阶段将受弯构件与支座铰接，而第二阶段受弯构件与支座半固支或固支的方式，能够有效均化受弯构件的内力分布。

实施例二

请参阅图4，为本发明实施例二公开了一种受弯构件的支座连接方法的流程示意图。

本实施例二的方法包括以下步骤：

201、计算所述受弯构件承受的荷载。

202、将所述受弯构件的至少一端的腹板与所述支座的腹板连接，并调整所述受弯构件的至少一端的翼缘与所述支座的翼缘连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态为所述第一连接状态，在所述受弯构件上施加预载。

203、将所述受弯构件的所述腹板与所述支座的腹板固支，且所述受弯构件的所述翼缘与所述支座的所述翼缘固支，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加所述荷载。

204、基于施加的预载，计算受弯构件在第一连接状态下预载产生的内力，以及基于卸除的预载及施加的荷载，分别计算受弯构件在第二连接状态下产生的内力，叠加上述内力，得到目标内力。

即，本发明实施例二与实施例一的区别在于，在受弯构件与支座处于第一连接状态时，受弯构件的腹板与支座的腹板是连接的，同时，受弯构件的翼缘与支座的翼缘也是连接的。

在受弯构件与支座处于第二连接状态时，受弯构件的腹板与支座的腹板固接，此时，受弯构件的翼缘与支座的翼缘也固接。

上述步骤201、202、203及204的具体步骤过程可详见上述步骤101-104，本实施例不再赘述。

以下将结合图示来详细说明该目标内力的推导及论证过程。

请一并参阅图5至图7，以受弯构件为单跨梁，梁的跨度为l，第一连接状态为铰支，第二连接状态为固支，施加的预载为与荷载方向及分布相同的荷载，以及承受的荷载为全跨均布荷载为例来说明。

如图5所示，图5示出了在受弯构件上施加预载p，且预载p的方向竖直向下，此时，受弯构件的两端不产生负弯矩，即，M_Ap＝M_Bp＝0，跨中产生极大值正弯矩，即，受弯构件的跨中所产生的最大弯矩值为M_Cp＝pl²/8。

如图6所示，图6示出了受弯构件在固支状态下卸除预载的弯矩图。其次，将受弯构件的两端由铰支调整为固支，并卸除先前施加的预载p，即做出卸载操作。这一操作与第一连接状态相比，相当于是在第二连接状态下施加了大小相等，方向相反的预载p’，即，p’＝-p，则其产生的弯矩正负分布，与第一连接状态相反，即，此时，受弯构件两端产生幅值相对较大的正弯矩M_Ap’＝M_Bp’＝-p’l²/12＝pl²/12，跨中产生幅值相对较小的负弯矩M_Cp’＝p’l²/24＝-pl²/24。

由于在第一连接状态施加预载p，然后调整为第二连接状态卸除预载p，则这个过程中，预载完全归零，但由于两个阶段的状态不同，从而使得受弯构件叠加储存了一定量的弯矩，该一定量的弯矩称为预内力弯矩。该预内力弯矩为常量直线分布，这恰巧与传统的受弯构件的两端的负弯矩互为消减，从而使得受弯构件的弯矩分布得以消减均化。

进一步地，在卸除该预载p后，在受弯构件上施加传统荷载q，此时，该受弯构件的两端产生极值负弯矩M_Aq＝M_Bq＝-q l²/12，跨中产生小幅正弯矩M_Cq＝q l²/24。如图7所示，图7为两连接状态下的预载和卸除预载作用以及荷载作用下的弯矩叠加。将上述两连接状态下的两端的弯矩分别叠加，得到受弯构件的两端的第一弯矩幅值为：

同理，将上述两连接状态下的跨中的弯矩分别叠加，得到受弯构件的跨中的第二目标弯矩幅值为：

将上述公式(3)与公式(4)绝对值相减取绝对值，得到受弯构件的弯矩幅差Δ，即，受弯构件的两端与跨中的弯矩幅差

由于p<μq，其中μ≤1，故

弯矩幅差

这表明，受弯构件在满跨均布竖向荷载的作用下，采用本发明实施例的方案得到的弯矩幅差为

相较于传统技术中的假定受弯构件的两端铰支分析的弯矩幅差ql²/8有所减小，以及相较于传统假定受弯构件的两端固支分析的受弯构件的两端负弯矩与跨中正弯矩的幅差ql²/24也有所减小且趋于均化。因此，采用本发明实施例的方式来分段分状态实现受弯构件施加预载及卸除预载和分阶段固定的方法，能够有效减小受弯构件的两端与跨中的弯矩幅差，从而有利于提高受弯构件在结构中的受力性能，进而有利于提高受弯构件在结构中的安全性。

此外，由上述可知，弯矩幅差为

且p＜μq；因此，则有p≤q/4。

即，根据弯矩幅差(即目标弯矩)，即可确定预载。

案例二

请一并参阅图8至图10，同样以受弯构件为单跨梁，梁的跨度为l，第一连接状态为铰支，第二连接状态为固支，施加的预载为与荷载方向一致，分布不一致的预张力荷载以及承受的荷载为全跨均布荷载为例来说明。

如上述图8中所示，将受弯构件的两端调整为铰支状态。

如图8所示，在铰支状态下，先施加适量的向下预张力荷载P，两端支座弯矩M_AP＝M_AP＝0，跨中产生较大的正弯矩M_CP＝Pl/4。

将受弯构件的两端调整为固支状态，并卸去先前状态下所施加的预张力荷载P，称作放张。与先前状态相比，相当于施加了大小相等，方向相反的预张力P’，产生的弯矩正负分布相反。受弯构件的两端产生正弯矩M_AP’＝M_BP’＝Pl/8，跨中产生负弯矩M_CP’＝-Pl/8。从预张到放张，这个过程中，预张力荷载完全归零，但由于两个阶段的状态不同，叠加储存了一定量的弯矩M_APP’＝M_BPP’＝M_CPP’ ^＝Pl/8，称作“预张式预内力弯矩”。预内力弯矩呈全跨正弯矩为Pl/8的常量直线分布。这恰巧与传统的较大支座负弯矩互为消减，与传统较小的跨中正弯矩叠加，使传统弯矩分布得以进一步均化。

如图9所示，图9为受弯构件在固支状态下，卸除预张力荷载的弯矩图。在第二阶段固支状态，施加均布竖向荷载q及其他荷载，第二阶段其实就是传统的两端固支，也就是荷载产生的弯矩分布与传统阶段相同而未变，M_A2＝M_B2＝-q l²/12；M_C2＝q l²/24。

如图10所示，图10为施加预张力荷载和卸除预张力荷载及施加荷载作用的弯矩叠加作用图。

利用结构理论的叠加原理，将全载弯矩与可改善弯矩分布的预内力弯矩，即，施加了预张力荷载及放张荷载，得到的弯矩叠加，得到最终弯矩，其中，

将上述支座弯矩值与跨中弯矩值绝对值相减取绝对值，得到受弯构件的弯矩幅差Δ，即，受弯构件的两端与跨中的弯矩幅差

这表明，受弯构件在满跨均布竖向荷载的作用下，采用本发明实施例的方案得到的弯矩幅差

相较于传统技术中的假定受弯构件的两端铰支分析的弯矩幅差ql²/8有所减小，以及相较于传统假定受弯构件的两端固支分析的受弯构件的两端负弯矩与跨中正弯矩的幅差ql²/24也有所减小且趋于均化。

可以理解的是，当第一连接状态和第二连接状态为其他状态，例如第一连接状态为铰支，而第二连接状态为半固支，或者，第一连接状态为半固支，第二连接状态为固支等等，且在第一连接状态施加的预载为预拉力荷载等，都与上述案例一、案例二的分析过程类同，这里不再详细论证赘述。

进一步地，采用本发明实施例的弯矩消减均化方式，不仅可适用于单跨梁，对于多跨梁、墙梁、结构梁、板或挡土墙等受弯构件来说也同样适用。

此外，应知的是，本发明中的弯矩消减均化的定义是指：使得受弯构件的弯矩分布趋于均匀化，也就是说，该目标弯矩即为趋于均匀化的弯矩，或者说是均化的弯矩，也可说是弯矩幅差较小甚至为零的弯矩。

同理可知的是，当预载为预张力荷载或者是预拉力荷载，其受力分析过程与预载以及预张力的分析过程相同，这里不再赘述。

应该得知的是，本发明的受弯构件的预内力连接方法不仅可适用于新建工程，也可适用于既有改造工程。具体地，在应用于新建工程时，可先模拟分析计算得到该受弯构件的荷载和预载，再根据受弯构件的实际安装情况，分阶段进行施加该预载及该荷载。

以上对本发明实施例公开的一种受弯构件的支座连接方法，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种受弯构件的支座连接方法，其特征在于，所述方法包括：

计算所述受弯构件承受的荷载；

将所述受弯构件的至少一端的腹板与所述支座的腹板连接，并调整所述受弯构件的至少一端的翼缘不与所述支座的翼缘连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态为第一连接状态，在所述受弯构件上施加预载；

将所述受弯构件的所述腹板与所述支座的腹板固支，并使得所述受弯构件的至少一所述端的至少一个翼缘与所述支座的翼缘调整为连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加所述荷载；

基于所述预载，计算所述受弯构件在所述第一连接状态下的内力，以及，基于卸除预载以及施加的所述荷载，分别计算所述受弯构件在所述第二连接状态下的内力，叠加上述各所述内力，得到目标内力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述受弯构件与所述支座处于第一连接状态时，所述受弯构件的至少一端的至少一个翼缘相对所述支座可发生沿所述受弯构件的轴线方向的位移。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述受弯构件与所述支座处于第二连接状态时，所述受弯构件至少一端的至少一个翼缘相对所述支座由所述第一连接状态的可发生位移调整为所述第二连接状态的不可发生位移。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第二连接状态下，所述受弯构件的所述至少一端与所述支座的连接刚度大于在所述第一连接状态下，所述受弯构件的所述至少一端与所述支座的连接刚度。

5.根据权利要求2至4任一所述的方法，其特征在于，所述第一连接状态为铰支，所述第二连接状态为半固支或固支。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述计算所述受弯构件承受荷载的内力之前，所述方法还包括：

调整所述受弯构件与所述支座的连接状态为与所述第二连接状态相同或不同的连接状态。

7.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，在所述卸除所述受弯构件上的所述预载之后，以及在所述受弯构件上施加所述荷载之前，所述方法还包括

在所述受弯构件上施工楼面板和/或屋面板。

8.一种受弯构件的支座连接方法，其特征在于，所述方法包括：

计算所述受弯构件承受的荷载；

将所述受弯构件的至少一端的腹板与所述支座的腹板连接，并调整所述受弯构件的至少一端的翼缘与所述支座的翼缘连接，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态为第一连接状态，在所述受弯构件上施加预载；

将所述受弯构件的所述腹板与所述支座的腹板固支，且所述受弯构件的所述翼缘与所述支座的所述翼缘固支，以使所述受弯构件与所述支座的连接状态由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加所述荷载；

基于所述预载，计算所述受弯构件在所述第一连接状态下的内力，以及，基于卸除预载以及施加的所述荷载，分别计算所述受弯构件在所述第二连接状态下的内力，叠加上述各所述内力，得到目标内力。

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