目前我國公路鋼筋混凝土橋涵設計規(guī)范，采用的是極限狀態(tài)設計，包含承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩部分。承載能力極限狀態(tài)是以塑性理論為基礎，充分考慮了鋼筋混凝土材料的塑性性質按極限平衡理論來進行的，設計原則是：荷載效應不利組合的設計值小于或等于結構抗力效應的設計值，其表達式為
，然而在計算結構內力時卻仍然沿用傳統(tǒng)彈性方法，即完全不考慮鋼筋混凝土材料的塑性性質，視鋼筋混凝土構件為理想彈性體。運用彈性方法分析結構內力，截面設計則又采用塑性方法，兩者本身就顯得比較矛盾，也不很協(xié)調。眾所周知，在超靜定結構中，結構的內力分配與結構各部的剛度大小有著直接的關系。當結構中某截面在力的作用下發(fā)生了塑性變形后，該截面剛度將會降低，截面的抗力也隨之減小，從而導致了結構上的內力發(fā)生變化，此時若仍按彈性理論方法求解結構的內力，已不能正確地反映結構的實際內力。因此在鋼筋混凝土連續(xù)梁橋結構設計時，應在充分考慮材料的塑性性質的基礎上來進行結構的內力分析，才能使計算結果更接近實際。
1.塑性內力重分布原理
分析鋼筋混凝土受彎構件的應力狀態(tài)，我們知道受拉鋼筋一旦達到了抗拉屈服強度后，鋼筋將出現(xiàn)塑流，從而受拉區(qū)砼裂縫迅速開展，受壓區(qū)砼高度不斷減小，砼應力不斷增加，并表現(xiàn)出明顯塑性（見圖1），即截面應力狀態(tài)進入應力階段Ⅲ。這一階段構件的承載能力雖有增大趨勢，但是卻遠遠比不上變形的增長速度。如果我們忽略從鋼筋開始塑流到截面破壞前承載能力的增量（圖中虛線部分假定為水平線），則可認為一旦受拉鋼筋屈服，截面將在承載能力不變的情況下，產生較大轉動。構件在鋼筋屈服截面好象形成了一鉸，工程中常常把這種“鉸”稱為“塑性鉸”。與理想鉸是有區(qū)別的，首先塑性鉸能承擔一定彎矩；其次塑性鉸只有在截面彎矩達到屈服彎矩時才能產生；第三在卸去載荷時轉動變形與載荷正比表現(xiàn)為彈性性質。
當然，靜定結構若在某截面上一旦形成塑性鉸，就意味著整個結構變成幾何可變體系，喪失了繼續(xù)承擔荷載的能力，在工程中是絕對不允許的，但對超靜定結構情況就不同了。例如一兩跨連續(xù)梁，假定在外載作用下，首先在中間支座截面處形成了塑性鉸，塑性鉸的形成對整個結構來說只不過是減少了一個多余約束，使結構由原來的兩跨連續(xù)梁變成了兩跨簡支梁，整個結構僅僅是體系的轉換，并沒有喪失繼續(xù)承擔荷載的功能。由此可知，超靜定結構形成了塑性鉸后，結構的受力狀態(tài)將與按彈性體系計算的受力狀態(tài)是不完全一致的，計算模式也完全不同，采用彈性方法計算內力的結果與結構的實際會產生較大的偏差。為了清楚起見，我們仍就取兩跨連續(xù)梁為例來說明（見圖2）。假設在外載q’作用下，支座截面處形成塑性鉸，若兩跨跨中配筋足夠的話，B截面形成塑性鉸后，此梁仍可以簡支梁形式承擔外載：
，疊加后的彎矩為圖中實線所示?？梢娡瑯映惺芡廨dq，按彈性方法計算的彎矩與考慮塑性鉸出現(xiàn)在結構中實際彎矩是不同的。由于塑性鉸的出現(xiàn)，支座截面負彎矩值降低，跨中截面的正彎矩卻相應增加， 內力在整個結構體系中產生了重分布。
通過以上分析我們可以得出，在超靜定結構體系中人們可以采取對塑性鉸出現(xiàn)的位置和承載能力的控制，人為地改變結構在極限狀態(tài)下的內力分布情況，從而達到我們的預期目的。
2.塑性內力重分布原理在鋼筋混凝土
連續(xù)梁橋設計中的應用連續(xù)梁用料經濟，同時具有較平滑的變形曲線，減少行車時的沖擊作用，是橋梁常用的結構形式之一。但是我們在連續(xù)梁橋的設計中，一直是采用彈性理論方法分析結構彎矩、剪力，按彎矩、剪力包絡圖進行配備鋼筋。然而，彎矩、剪力包絡圖是代表了在各種可能的荷載分布情況下，結構各截面可能出現(xiàn)的最大內力，在實際情況中，這些最大的內力同時出現(xiàn)的概率相當小。如在活載以某種分布作用時，支座彎矩出現(xiàn)最大值。而以另一種分布作用時，跨中彎矩將出現(xiàn)最大值，因此當梁中支座截面配筋充分發(fā)揮作用時，跨中截面配筋則有富余，整個結構中各截面的材料強度不可能同時得到充分利用。由此可見，應用包絡圖原理對砼連續(xù)梁橋配置鋼筋， 雖然安全可靠，但不太經濟。為了解決這一問題，現(xiàn)仍以兩跨連續(xù)梁為例來分析采用塑性理論計算的方法。
前面我們已經闡述了超靜定結構體系塑性內力重分布原理，即塑性鉸的出現(xiàn)，會使整個結構的內力重新分布，且塑性鉸出現(xiàn)的位置可以人為地進行控制。如果我們人為地將支座截面按彈性內力計算所需的鋼筋面積調整，使塑性鉸出現(xiàn)在支座B上緣處，即當活載作用于兩跨時，截面出現(xiàn)塑性鉸，但此時跨中截面的彎矩值小于設計值； 當活載作用于一跨上時，B截面并未出現(xiàn)塑性鉸，連續(xù)粱處于彈性工作階段。由此，我們在支座截面雖然減少了一些鋼筋，跨中截面的配筋也不會因支座截面鋼筋用量減少而增加，梁的承載能力并沒有降低，仍能正常工作。因而采用塑性內力重分布理論設計可減少連續(xù)梁結構的用鋼量，同時會因支座負彎矩用鋼量減少，緩解因支座截面鋼筋數(shù)量太多而造成的擁擠，有利于澆灌混凝土。
3.按塑性內力重分布方法設計的原則
(1)按塑性內力重分布方法設計是通過調整支座負彎矩來實現(xiàn)的，從理論上來說支座負彎矩降低越多，經濟效果就越大，但是不能無休止的調整， 當跨中彎矩出現(xiàn)最大值時，支座截面應處于彈性工作階段。
(2)應保證鋼筋具有足夠好的塑性性質。因為當混凝土截面受壓高度很小時，轉動角就很大，鋼筋的拉應變
將很大，如果鋼筋的塑性不好就難以保證轉角的實現(xiàn)。
(3)通過調整支座處負彎矩，支座可能產生開裂，同時裂縫處鋼筋還會產生銹蝕，從而影響正常使用。因此在設計時必須對裂縫進行驗算，限制裂縫寬度和深度。為防鋼筋銹蝕，可以通過在支座處設置假縫并用瀝青填充。
參考文獻：
[1] JTJ023—85，公路鋼筋砼及預應力砼橋涵設計規(guī)范[S]．
[2] 李廉昆．結構力學[M]．北京：高等教育出版社，1984
