钢-混凝土组合梁的研究与应用

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钢-混凝土组合梁

钢-混凝土组合梁

目前实际工程应用中,钢-混凝土组合梁一般采用栓钉作为剪力连接件。该工程针对阿克苏地区以前没有采用过组合梁,栓钉焊接质量不易保证,故改用槽钢剪力连接件。但是,《钢结构设计规范》(GBJ17-88)以及《钢-混凝土组合结构设计与施工规程》(DL/T5085-1999)规定槽钢肢尖的方向应该沿槽钢受剪力方向。这容易使设计人员和施工人员搞混,造成不必要的负担。研究表明:槽钢肢尖的方向对槽钢剪力连接件的抗剪性能并没有明显的影响,所以在即将颁布的新《钢结构设计规范》中将取消这一规定,这大大方便了设计和施工。槽钢剪力连接件的计算简图如图5所示。
求得等价的钢梁截面后,可以按照材料力学的方法来计算截面的抗弯承载力。设换算后截面的惯性矩为 I换算,换算截面形心轴距离钢梁底部为y 换算,组合梁总高为y换算作用在截面上的弯矩为M,剪力为,则钢梁底部纤维和混凝土翼缘板最高处的正应力和剪应力分别为:
而组合梁挠度的计算,则按照换算截面惯性矩计算组合梁截面刚度后,再由结构力学的方法计算梁刚度大,变形小,经济技术效益显著,目前在国内得到了越来越广泛的应用。阿克苏市采用钢-混凝土简支组合梁跨越胜利渠,作为支承热力管线的跨渠桥梁,相对钢筋混凝土桥可以大大减轻自重,节省支模工序和模板,缩短施工周期;相对钢桥,可以减小截面高度,提高截面承载力,减小用钢量,增大截面刚度,增强结构的耐久性。特别是新疆南疆地区干旱少雨对钢结构腐蚀性小,养护费用少,钢结构施工时便于拼装焊接可减少吊装设备等特点,因此,采用钢-混凝土组合梁是一个比较优秀的结构方案。
钢-混凝土组合梁计算原理
在钢-混凝土组合梁弹性分析中,采用以下假定:1、钢材与混凝土均为理想的弹性体。2、钢筋混凝土翼缘板与钢梁之间有可靠的连接交互作用,相对滑移很小,可以忽略不计。 3、平截面假定依然成立。4、不考虑混凝土翼缘板中的钢筋。 钢-混凝土组合梁弹性分析采用换算截面法。如图3所示,(a)表示换算前截面,(b)表示换算后截面。换算截面法的基本原理是:混凝土翼缘板按照总力不变及应变相同条件,换算成弹性模量为Es、应力为бs的与钢等价的换算截面面积。具体计算时,为了混凝土截面重心高度换算前后保持不变,换算时混凝土翼缘板厚度不变而仅将翼缘板有效翼缘宽度be除以α E(钢材弹性模量与混凝土弹性模量的比值),得到图3(b)。

钢混凝土组合结构桥梁研究新进展

钢混凝土组合结构桥梁研究新进展

钢混凝土组合结构桥梁研究新进展一、本文概述随着科技的不断进步和工程需求的日益增长,钢混凝土组合结构桥梁作为一种高效、经济且具备优良性能的结构形式,在桥梁工程中得到了广泛应用。

本文旨在综述钢混凝土组合结构桥梁的最新研究进展,包括其设计理论、施工技术、性能评估以及在实际工程中的应用案例。

文章首先介绍了钢混凝土组合结构桥梁的基本概念和特点,然后重点分析了近年来国内外在该领域的研究成果和创新点,最后展望了未来的发展趋势和挑战。

通过本文的阐述,希望能够为相关领域的学者和工程师提供有价值的参考,推动钢混凝土组合结构桥梁技术的进一步发展和优化。

二、钢混凝土组合结构桥梁的设计理论与方法钢混凝土组合结构桥梁的设计理论与方法是近年来研究的热点领域。

随着材料科学、计算力学和设计理念的进步,这种结构形式的桥梁设计理论得到了极大的丰富和发展。

在设计理论方面,钢混凝土组合结构桥梁的设计需要综合考虑钢材和混凝土的受力特性,以及两者之间的相互作用。

目前,研究者们已经建立了一套相对完善的设计理论体系,包括组合梁、组合板、组合柱等多种组合构件的设计方法。

这些理论方法综合考虑了材料的非线性、构件的截面形状、荷载类型等因素,使得设计更加精细化、准确化。

在设计方法上,钢混凝土组合结构桥梁的设计通常采用极限状态设计法,即根据结构在极限状态下的受力性能和变形要求,确定结构的截面尺寸和配筋。

随着计算机技术的快速发展,有限元分析、参数优化等数值方法也被广泛应用于钢混凝土组合结构桥梁的设计中,为设计师提供了更加便捷、高效的设计工具。

随着对结构性能要求的提高,钢混凝土组合结构桥梁的设计也开始注重全寿命设计、耐久性设计等方面。

这些新的设计理念要求在设计阶段就充分考虑结构在使用过程中的性能退化、维修加固等因素,从而确保结构在整个生命周期内都能满足性能要求。

钢混凝土组合结构桥梁的设计理论与方法在不断发展和完善中。

随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现,未来这种结构形式的桥梁设计将更加精细化、智能化、环保化。

高性能钢混凝土组合结构的理论、技术与工程应用.doc

高性能钢混凝土组合结构的理论、技术与工程应用.doc
1.除委托查新项目课题组成员发表的研究成果[文献1-5.文献15]外,未见有研究大跨组合楼盖压型钢板-混凝土组合板的纵向剪切性能,评价界面粘结力的相关报道;
2.除委托查新项目课题组成员发表的研究成果[文献6]外,未见有采用四角弯筋抗剪连接件、T形钢抗剪连接件构建预制混凝土叠合楼板与H型钢梁的抗剪连接技术的相关报道;
(二)见有研究预制混凝土叠合楼板与H型钢梁的连接构件,包括H型钢梁、预制薄板、混凝土层、四角弯筋[文献6],此文献为委托查新项目课题组成员的研究成果。其他相关研究中见有研究叠合楼板与钢梁的高强度连接结构的抗剪能力[文献19-21.文献32-33],文献19采用栓钉、文献20采用预应力钢筋及轻钢骨、文献21采用纵横钢筋网片,文献32采用螺栓抗弯连接件、文献33采双头螺柱抗剪连接件与委托查新项目研究采用四角弯筋抗剪连接件、T形钢抗剪连接件不同。见有研究钢筋桁架面板(SBTD)与盲栓钢管混凝土(CFST)复合框架[文献34],未提及抗剪连接件与委托查新项目不同。
本项目研究成果压型钢板混凝土叠合楼板连接和安装技术、压型钢板-混凝土组合楼板抗剪切滑移技术、大跨度组合楼盖压型钢板-混凝土界面粘结力评价技术、预制混凝土叠合楼板与钢梁连接技术、新型钢混凝土组合结构梁柱连接技术、钢管高强混凝土承载力设计、施工关键技术等一批重大技术应用在中建钢构有限公司承担的25个工程建设项目中,这些重大技术的成功应用对推动高性能钢-混凝土组合结构的发展起了重要的推动作用,符合我国提倡的“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念,同时在2016年-2018年期间新增销售额为232360万元,新增利润15589万元,取得了良好的经济效益和社会效益。
3.除委托查新项目课题组成员发表的研究成果外[文献7-14],未见有将工字形CFRP型材置入方钢管混凝土中,构建工字形CFRP型材增强方钢管混凝土结构的相关报道。

十项新技术钢与混凝土组合结构应用技术

十项新技术钢与混凝土组合结构应用技术

十项新技术钢与混凝土组合结构应用技术
十项新技术钢与混凝土组合结构应用技术是指通过结合钢结构和混凝土结构的优势,将两者相互补充,提高结构的整体性能和施工效率。

下面介绍十项新技术钢与混凝土组合结构的应用技术:
1. 钢框架与混凝土填充墙结构:在钢框架的内部用混凝土浇筑填充墙体,使结构既有抗震能力又有较好的隔声和隔热性能。

2. 钢筋混凝土中空板结构:在钢筋混凝土板的中间加入钢筋网格,利用钢筋网格的张力来增强板的承载力和抗裂性能。

3. 钢筋混凝土高层柱浇筑技术:通过在钢筋混凝土高层柱的内部设置钢管,并用混凝土浇筑,提高柱的抗震性能和承载能力。

4. 钢板剪力墙结构:将钢板作为剪力墙的面板,用混凝土填充其内部,形成组合力墙,提高结构的抗震能力。

5. 钢-混凝土组合梁:在梁的上部采用钢梁,下部采用混凝土梁,通过连接装置将两者连接在一起,提高梁的承载力和抗震性能。

6. 钢-混凝土组合桥梁:将钢梁和混凝土梁组合在一起,形成
组合桥梁,提高桥梁的承载能力和抗震性能。

7. 钢-混凝土组合板框结构:将钢板作为框架的立面,用混凝
土填充框架内部,形成组合板框结构,提高建筑的整体稳定性
和抗震性能。

8. 钢-混凝土组合悬挑结构:在悬挑结构的悬挑部分采用钢结构,其余部分采用混凝土结构,通过两者的组合提高结构的整体稳定性和承载能力。

9. 钢-混凝土组合框架结构:在框架结构的柱和梁部分采用钢结构,其余部分采用混凝土结构,提高结构的整体稳定性和抗震性能。

10. 钢-混凝土组合核电站结构:在核电站结构的重要部位采用钢结构,提高结构的抗震能力和安全性能,同时在核电站的其他部位采用混凝土结构,满足辐射屏蔽和安全防护的要求。

钢与混凝土组合梁

钢与混凝土组合梁

件和施工费用。
(4)组合梁的挠度计算(主要是考虑滑移效应的
折减刚度的计算方法)。
11.2 一般规定

压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件
与钢梁连接组合成整体后,钢梁与楼板成为共 同受力的组合梁结构。 组合梁的组成及其工作原理 压型钢板组合梁通常由三部分组成,即: 钢筋混凝土翼板、抗剪连接件、钢梁。
钢与混凝土组合梁
重庆大学土木工程学院 崔 佳
11.1 组合梁的应用和发展
组合梁的应用开始于本世纪(20世纪)20年
代 ,我国从50年代开始开展组合梁的研究和应用。
最初主要用于桥梁结构,自80年代以来,由于在多 层及高层建筑中更多地采用了钢结构,使得组合梁 在建筑结构领域也得到了长足的发展。 在设计方法方面,大约在60年代以前,组合梁
正弯矩作用下,组合梁的塑性中和轴可能位于钢
筋混凝土翼板内,也可能位于钢梁截面内,计算时分
两种情况考虑。
(1)当塑性中和轴位于混凝土受压翼板内 ,即
Afbcehcfc时:
M bce xfc y
Af x bce f c
(2)当塑性中和轴位于钢梁截面内即Af > bcehcfc 时:
M bce hc f c y Ac f y1
梁或钢筋混凝土连续梁,其弯矩重分布的程度较高,
且在正常使用极限状态弯矩重分布就有很大发展。 因此,计算混凝土翼板中纵向钢筋时,应当考虑弯 矩重分布的影响。 由荷载效应标准组合计算的负弯矩区钢筋应力
可以按下式计算:
M k yr r I
由纵向钢筋与钢梁形成的钢截面的惯性矩
Mk—由荷载效应标准组合计算的截面负弯矩:
中假定钢梁与混凝土翼板有可靠连接,能保证钢筋
应力的充分发挥,忽略混凝土抗拉强度的贡献。

考虑界面滑移及掀起影响的钢—混凝土组合梁试验与理论研究

考虑界面滑移及掀起影响的钢—混凝土组合梁试验与理论研究

考虑界面滑移及掀起影响的钢—混凝土组合梁试验与理论研究界面滑移及掀起是钢-混凝土组合梁在弯曲荷载作用下的重要研究内容。

在很多实际工程中,钢-混凝土组合梁被广泛应用于桥梁、楼板等结构中。

然而,由于钢与混凝土之间界面的存在,界面滑移及掀起会对组合梁的力学性能产生不可忽视的影响。

因此,针对界面滑移及掀起对钢-混凝土组合梁的影响进行试验与理论研究具有重要的工程意义。

首先,进行试验研究是理解界面滑移及掀起现象的关键。

试验可以通过悬臂试件或全梁试件来模拟不同支座条件下的受力情况。

在试验中,通过对比钢-混凝土组合梁与钢梁或混凝土梁的性能,可以评估界面滑移及掀起的影响。

试验还可以研究不同界面处理方式对组合梁性能的影响,例如使用粘结剂或纤维增强材料来提高界面的粘结性能等。

通过试验的结果可以获取界面滑移及掀起的力学特性,并可用于验证理论模型的准确性。

其次,理论研究是分析界面滑移及掀起机制的关键。

可以采用有限元分析等数值模拟方法,从微观层面模拟钢-混凝土组合梁中钢与混凝土界面的滑移及掀起现象。

理论研究还可以建立滑移掀起力学模型,通过分析界面关键参数对滑移及掀起的影响程度,预测组合梁的整体力学性能。

需要注意的是,理论研究需要将试验结果和实际工程应用相结合,以提高理论模型的可靠性和适用性。

最后,在界面滑移及掀起的试验与理论研究中,还应关注以下几个关键问题。

首先,界面滑移及掀起与组合梁的界面粘结性能密切相关,因此需要深入研究界面粘结的机理。

其次,应考虑不同界面处理方式对组合梁滑移及掀起的影响,并寻求最佳的界面处理措施。

最后,需要将试验结果与理论模型进行比较和验证,从而提高研究的可靠性和适用性。

综上所述,界面滑移及掀起的试验与理论研究对于了解钢-混凝土组合梁的力学特性和改善工程结构具有重要意义。

通过系统地开展相关研究,可以为组合梁的设计和施工提供科学依据,并为推动钢-混凝土组合梁的发展做出贡献。

型钢混凝土结构的研究与应用3篇

型钢混凝土结构的研究与应用3篇

型钢混凝土结构的研究与应用3篇型钢混凝土结构的研究与应用1型钢混凝土结构的研究与应用随着经济的发展以及科技的进步,建筑结构的需求逐渐增加,而型钢混凝土结构的应用在近年来也越来越广泛。

现在,许多新型的建筑物,如高层住宅、商业建筑和天桥等,都使用了型钢混凝土结构。

因此,下面将探讨型钢混凝土结构的研究和应用。

第一部分:型钢混凝土结构的研究型钢混凝土结构是一种组合使用钢材和混凝土的结构形式。

它将钢材的强度和韧性与混凝土的耐久性和抗震性相结合。

由于其优良的性能,型钢混凝土结构近年来受到了广泛的研究。

1.1 型钢混凝土结构的性能型钢混凝土结构的优良性能主要体现在以下几个方面:(1)大跨度的应用——型钢混凝土结构可以满足大跨度结构的需求,使建筑结构更加灵活多变。

(2)快速施工——型钢混凝土结构可以预制或预制混凝土构件,使其具有快速、高效的施工特点。

(3)抗震性能强——由于构件受力均匀,型钢混凝土结构比传统钢结构更具有抗震性。

(4)经济——与传统钢结构相比,型钢混凝土结构更节约材料,更节约成本。

1.2 型钢混凝土结构的研究进展型钢混凝土结构的研究中,逐渐出现了一些新的结构形式和解决方案。

(1)型钢混凝土框架结构——采用型钢与混凝土相结合的方式,增强结构的整体抗震性能。

(2)型钢混凝土筏板式结构——这种结构形式可用于较大的屋盖结构,使结构更加刚性和坚固。

(3)型钢混凝土柱——通过使用混凝土多孔型钢来改善大变形性,提高柱的承载能力。

第二部分:型钢混凝土结构的应用型钢混凝土结构的应用主要在以下几个方面:2.1 高层建筑在高层建筑的设计中,型钢混凝土结构由于其独特的性能,可以有效减轻自重,满足承载能力要求,同时也可以提高抗震性能。

例如,深圳平安金融中心和东京晴空塔都是采用的型钢混凝土结构。

2.2 商业建筑在商业建筑中,型钢混凝土结构的优点是可以将大跨度和灵活性与施工现场吻合。

例如,广州机场是一座面积很大的商业建筑,其屋顶结构使用了型钢混凝土框架结构,具有稳定、经济、美观等特点。

钢-混凝土组合梁的综述

钢-混凝土组合梁的综述

1 钢 一 凝 土 组 合 梁 的特 点 混
年 , 一混 凝土组 合梁在 我 国的应用 实践表 明 , 钢 它不 仅可 以很 好地满 足结 构 的 功能 要 求 , 且还 具 有 良 而
好 的技 术经 济效益 。
2 钢 一混凝土组合梁 国内外研 究现状
及 理 论 发 展
近年来 , 一混凝 土组合 结构在 国 内外 的应用实 钢 践表 明 , 它兼有 钢结构 和 混凝 土结 构 的优 点 , 为组 作
H r ,te fau e ,s u t n o u y e e eo me t n p l d c n i o so e c mp s e se l o c t a a e e e h tr s i ai fs d ,n w d v l e t o t p n d a p i o d t n ft o o i te- n r e b m l a e i h t c e e
第9 卷第 2 期
2011年 4月
Ju a oWa r e ucs n rhet a or l f t s r dAcic r n eR o e a t ul
水利 与建筑 工程 学报
V0. 19 No. 2 p r., 2011
钢 一混 凝 土 组 合 梁 的 综 述
郝 江 华 , 现伟 , 周 郝 丽 , 佩 歆 姚
( 安 建 筑 科 技 大 学 土 木 工程 学 院 , 西 西 安 7 05) 西 陕 10 5

要 :近 年来 , 一混 凝 土 组合 梁 结 构 发 展 很 快 ,在建 筑 和 桥 梁 结 构 等 领 域 已 经 得 到越 来 越 多 的 应 钢
a h oio tlee ns c ryn e v o d n b idn sa d b ig s b ann oa l c n mi n o ilb n ft s te h rz na lme t a ri gh a y la si u l ig n r e ,o ti ig n tbe e o o c a d s ca e e s. d i
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钢-混凝土组合梁的研究与应用
钢-混凝土组合梁是在钢梁和钢筋混凝土梁的基础上发展起来的一种新型横向承重构件。

与钢梁和钢筋混凝土梁相比具有众多优势,因此已在工业与民用建筑及桥梁结构等领域得到越来越多的应用,并取得了显著的技术经济效益和社会效益。

钢-混凝土组合梁可以广泛的用于建筑结构和桥梁结构等领域。

对比钢梁和钢筋混凝土梁,钢-混凝土组合梁具有以下主要特点:
(1)由于混凝土板与钢梁共同工作,可以充分发挥钢材与混凝土材料各自材料特性;另外,钢-混凝土组合梁与钢板梁相比节省钢材约20%-40%,可以降低造价。

(2)增大梁的截面刚度,降低梁的截面高度和建筑高度。

(3)组合梁的混凝土受压翼板增加了梁的侧向刚度,防止了主梁在使用荷载下的扭曲失稳。

(4)降低冲击系数,抗冲击、抗疲劳和抗震性能好。

(5)可以节省施工支模工序和模板,有利于现场施工。

近年来,国内外的一些学者主要研究了钢-混凝土预应力组合梁的受力性能。

重点讨论了预应力钢筋类型、布筋方式、预应力钢筋含量及预应力大小等对结构静力行为的影响;不同连接方式对组合梁工作性能的影响;低周期反复荷载下的组合梁工作性能;钢筋混凝土梁的徐变效应对组合梁工作性能的影响;地震作用下组合梁工作性能;体外预应力组合梁非线性行为;考虑体外预应力摩阻损失对钢混组合梁性能的影响;小半径钢-混组合连续工作性能的研究等。

但是组合梁在偏心荷载作用下,截面将发生扭转变形。

至今,关于组合梁扭转刚度研究甚少,因此建立合理的组合梁扭转刚度的简化计算公式十分必要。

根据截面形式不同,目前钢-混凝土组合梁主要分为两种类型:一种是型钢外露混凝土组合梁,另一种是钢梁外包混凝土的组合梁,也成钢骨混凝土组合梁或型钢混凝土组合梁。

外包混凝土的组合梁又称劲性混凝土梁或钢骨混凝土梁,其按类型又可分为: Z型外包钢- 混组合梁; U型外包钢- 混组合梁; L型外包钢- 混组合梁等。

试验研究表明:外包钢混凝土组合梁具有较优越的工作性能,其抗弯承载能力高;延性好;适用于跨度较大的结构;填充混凝土对防止钢梁发生局部失稳起到了良好的作用;梁截面应变符合平截面假定。

在完全剪切连接情况下,抗弯承载力可以根据弹塑性理论计算,并可忽略滑移的影响。

但外包钢- 混凝土组合梁在受力过程中存在两个受力薄弱面:一是钢与填充混凝土的交界面;二是翼缘板与梁的接触面,这两处的滑移过大,容易导致梁发生粘结滑移破坏和纵向剪切滑移破坏。

型钢外露组合梁又称T形组合梁:(1)现浇混凝土翼板组合梁。

优点:混凝土翼板整体性好;缺点:需要现场支模,湿作业量大,施工速度慢。

(2)预制混凝土翼板组合梁。

优点:混凝土板翼板预制,现场仅需要在预留槽处浇筑混凝土,可以减小现场湿作业,施工速度快;缺点:作为大规模推广应用的结构形式,实现预制混凝土翼板组合梁的精确施工并确保质量有一定困难。

(3)叠合板翼板组合梁。

优点:构造简单、施工方便、受力性能好,这种形式的组合梁可以用传统的简单施工工艺获得优良的结构性能,适合我国基本建设的国情,是对传统组合梁的重要发展。

(4)压型钢板混凝土翼板组合梁。

优点:压型钢板在施工阶段可以代替模板,在使用阶段又可承担荷载,施工方便, 受力性能好。

(5)混凝土翼板还有带板托和无板托之分。

带板托的组合梁增大了截面惯性矩,可以获得更大的刚度和承载力,但板托部分的施工和构造较复杂。

目前,带板托的组合梁应用较少,而无板托组合梁应用日益广泛。

钢-混凝土组合梁在工程中的应用
1、国外钢-混凝土组合梁在工程中的应用
组合梁在国外工程中得到了广泛的应用。

前苏联1944年建成了第一座组合公路桥;日本于1955年建成了第一座组合公路桥。

瑞典于1955年建成跨径为182 m的斯曹松特桥;德国于
1956年建成跨径为58.8 m的比歇瑙尔桥;英国于1964年建成跨径为152 111的新港桥;日本于1960年建成跨径为128 m的腾獭桥;日本自1959年制定规范后,便有80%的公路桥改为组合式桥。

在20世纪60年代以前,基本上按弹性理论进行分析,而从60年代开始则逐步转为按塑性理论分析。

2、国内钢-混凝土组合梁在工程中的应用
从20世纪50年代起组合梁在交通、冶金、电力及煤矿等系统都有所应用。

1957年建成的武汉长江大桥,其上层公路桥就已采用了组合梁结构(跨度18 m,梁距1.8 m);沈阳设计院早在1963年就把组合梁结构用于煤矿井塔结构。

从1985年开始,组合楼盖在高层钢结构中得到了广泛的应用;进入90年代,组合梁大量用于城市立交桥的主体结构与高层建筑的楼盖体系中。

1993年由北京市政设计研究院设计的北京国贸桥的三个主跨采用了连续组合梁结构,是该结构在国内城市立交桥中首次应用。

近年来在北京、上海等城市的立交桥建设中,由于钢一混凝土组合连续梁桥跨越能力大、建筑高度小、抗震性能好以及施工速度快等优点,得到了广泛的应用,建成了以北京航天桥(主跨73 m)和朝阳桥(主跨64m)为代表的一批钢一混凝土连续组合梁桥。

采用组合楼盖的高层建筑有北京长城饭店、上海金贸大厦、京广中心等。

官地桥位于山东省泰安市,为三跨钢筋混凝土双曲拱桥,对此桥的改造加固中,采用的就是钢-混凝土组合梁结构。

深圳市横岗镇政府侧人行天桥工程也是采用钢-混凝土组合梁结构。

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