钢一混凝土组合梁翼缘板有效宽度分析
钢-混凝土组合梁设计
腹板
Aw=286x8=2288
A=Aft+Afb+Aw=4208 Ybs=134.06;Yts=165.94 Is=55.68e4
借助Excell计算
弯矩 剪力 钢梁顶A 钢梁腹板上端B 钢梁中性轴处C 钢梁腹板下端D 钢梁底E
Байду номын сангаас
Is
ys
So
5.57E+07
-165.9 -159.9
4.3.1 EC4的桁架模型(***)
叠合面的剪力Vl 混凝土斜压杆的压力De 横向钢筋的拉力Ts
（1）混凝土开裂前：混凝土斜压杆破坏
（2）混凝土开裂后：裂缝间混凝土的咬合力 ，横向钢筋的销栓力，压型钢板的抗剪力
4.3.2 《钢-混凝土组合结构设计规程》DL/T5085-1999
1.9 设计实例
（1）施工阶段设计
（1.1） 荷载计算 钢梁截面：上翼缘120x6；下翼缘150x8；腹板286x8 厚90；宽3000 施工荷载1kN/m2
（1.2） 内力计算
跨度3.5m 支座截面弯矩
1/8ql2
支座反力
3/8ql
上翼缘
Aft=120x6=720
下翼缘
2.5.2 竖向抗剪连接承载力计算方法2：考虑混凝土翼板
2.6 设计实例：塑性理论设计
例7-1
（1）施工阶段按弹性理论
跨度为3.5m的两跨连续梁 已计算，满足要求
（2）使用阶段：塑性理论
跨度为7m的简支梁，不必考虑荷载路径
荷载计算 判断中性轴位置 截面承载力
（1）荷载计算
不必在计算混凝土翼板的抗剪贡献
截面应变分布？？？
2.4.1 部分抗剪连接承载力计算方法1：钢结构设计 规范
组合梁在框架中的应用
组合梁在框架中的应用齐峰;高景山;卢小松【摘要】针对钢—混凝土组合梁在框架结构应用中的缺陷，提出了在负弯矩区增设盖板的组合梁改进方案，经计算其承载能力，指出加设盖板后，翼缘的宽厚比能满足要求。
%According to the defects in the application of the steel-concrete composite beam in the framework structure,the paper points out the improvement scheme for the composite beam by adding cover plates at the negative moment areas,and points out the width-to-thickness ratio of flanges can meet the demands after the addition of the cover plates.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)009【总页数】3页(P45-47)【关键词】组合梁;负弯矩区;反弯点;盖板【作者】齐峰;高景山;卢小松【作者单位】西安工业大学，陕西西安 710021;西安工业大学，陕西西安710021;西安工业大学，陕西西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TU398对于钢筋混凝土板加钢梁形式的组合梁（以下简称“组合梁”），原则上是利用混凝土的抗压性能以及钢梁的受拉性能，很好地避免了混凝土受拉开裂后退出工作以及钢梁受压时的稳定问题，充分利用这两种材料的力学物理性能——混凝土的受压性能远远高于受拉性能：钢结构受拉承载力远好于受压承载力。
组合梁在按照简支梁设计时是符合利用材料这一优势的，因为结构上的弯矩方向是一致的，即在结构的整跨中无反弯点的出现，但在框架梁中，梁上的弯矩在一个跨间有很大的可能出现1个～2个反弯点（见图1）。
钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度分析
Ｖ ｏ ． Ｎ ｏ． １２４ ２
Ｊ ｎ．０ ７ ｕ ２ ０
钢 一混凝 土 组合 梁 翼 缘 有 效 宽 度 分 析 ＊
刘 殿 中１ 刘 东辉２ 刘 寒 冰 ， ２
（ ： 林 大 学交 通学 院 ， 春 １吉 长 １ ０ ２ ； ２ 吉林 建 筑 ５ 程 学 院 ， 春 ．１ ０ ２ ） ３０ ５ ： １ ２ 长 ３０ １
向压应 力分 布不 均 ， 钢梁 越远 压应 力越 小 ． 离 由于初 等梁 理论 是基 于平 截面 假定 ， ： 的横截 面 在弯 曲变 形 即 梁
中仍保持 为 一个平 截 面 ， 该平 面 与变形 轴相 垂直 ， 且 这样 ， 力滞 效应 的影 响就 会在初 等 梁理 论 中被忽 略掉 ． 剪 在 钢 一 昆 土组合 梁设 计 中 ， 凝 土翼缘 板有 时很 宽 ， 凝 混 考虑 到 远离 钢 梁 的翼 缘 压应 力 很 小 ， 了避 免 进 行 复 为 杂 的三维 空 间分析 ， 将结 构简 化 为二 维平 面 的梁来 处理 ， 为翼 缘 在 一 定 宽 度 范 围 内压 应 力 是 均 匀 分 布 常 认 的， 这一 等效 宽度 称 为翼缘 有效 （ 计算 ） 度 ． 宽 引入 翼缘 有效 宽 度 的概 念 ， 采用 有 效 宽度 代 替 真 实 翼缘 宽 度 的 办 法 ， 基于 初 等梁理 论来 计算 梁 内 的最 大 变形 和应 力 ． 可 目前 ， 界各 国的设 计规范 均采 用此 种 方法进 行组 合梁 的设 计计 算 ． 国规范 中关 于混 凝土 翼缘 板有 效 世 我 宽 度 的规定 较为 简单 ， 考虑 的因素不 全面 ． 者根 据 国 内外 的相关 规 定 ， 钢 一混 凝 土组 合 梁 翼 缘有 效 宽 度 笔 对
关于 剪 力滞 后 问题 ， 内外 很 多 学 者 已经 做过 研 究 ， 究 方 法 主 要 有解 析 法 、 值解 法 以及 模 型 试 验 国 研 数
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。
钢-混凝土组合结构设计规程
（6.3.1-2）
2、格构式钢管混凝土轴心受压构件承载力应按式（6.3.1-1）计算，其受压稳定系数φ值根 据构件的换算长细比查表6.3.1，构件换算长细比同表6.3.2给出。 当四肢柱内外柱肢截面不相同时，可按下式计算换算长细比。
λoy =
（6.3.2-1）
λox =
（6.3.2-2）
当三肢内外柱截面不相同时，可按下式谋算换算长细比。 λoy =
b)、杆件轴线宜交于节点中心；或腹杆轴线交点与柱肢轴线距离不宜大于 d/4，当大于d/4时，应考虑其偏心影响。 c)、腹杆端部净距不小于50mm(见图6.4.10)。
（2）、平腹杆格构式柱： a)、腹杆中心距离不大于柱肢中心距的4倍； b)、腹杆空钢管面积不小于一个柱肢钢管面积的1/4； c)、腹杆的长细比不大于单个柱肢长细比的1/2。
8、钢管混凝土组合轴压弹性模量Esc（第一组钢材）见表6.2.8。当采用第二、 三组钢材时，表列值应乘换算系数K1。
9、钢管混凝土组合抗弯弹性模量应按下式计算：
Escm =K2 Esc
（6.2.9）
式中：K2——换算系数值，见表6.2.9。
10、钢管混凝土组合剪变模量应按下式计算：
Gsc = K3 Esc
（6.3.2-3）
其余部分详见规范20页。
3、格构式钢管混凝土轴心受压构件除按公式（6.3.1）验算整体稳定承载力外， 尚应验算单柱肢稳定承载力。当符合下列条件时，可不验算柱肢稳定承载力 。
平腹杆格构式构件： λ1 ≤40及λ1 ≤0.5 λmax ;
斜腹杆格构式构件： λ1 ≤0.7 λmax ;
4、厂房柱和架构柱常用截面形式有单肢、双肢、三肢和四肢等四种，设计 时应根据厂房规模、结构形式、荷载情况和使用要求确定。主厂房的框 （排）架柱，宜采用格构式柱。
大跨径简支钢-混凝土组合梁桥设计及计算分析
219 2021年第8期工程设计孙龙龙台州市交通勘察设计院有限公司，浙江 台州 318000摘 要：经综合考虑施工工期及桥下道路和航道的通行需求，台州路桥机场进场道路工程小伍份立交桥主跨采用1～55m 大跨径简支钢-混凝土组合梁。
钢-混凝土组合梁桥由槽型钢结构主梁与混凝土桥面板组合而成，中间通过剪力键连接，充分利用了钢结构的受拉性能和混凝土的受压性能，实现了工厂化制作，具有现场操作少、结构适应性强的优点。
文章通过对1～55m简支钢-混凝土组合梁桥设计进行计算分析，旨在为同类项目的设计提供参考。
关键词：钢-混凝土组合梁桥；大跨径；简支中图分类号：U442.5 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2021）08-0219-03钢结构桥梁具有跨越能力强、结构自重轻、建筑高度小、施工方便、周期短、对交通影响小等优点，而钢-混凝土组合梁桥除具有钢结构桥梁的优点外，还具有节省钢材、增加结构刚度和稳定性、减少钢梁腐蚀等优点，近年来得到了广泛的应用，但其也存在工程造价高、后期维护费用高等不足。
钢-混凝土组合梁桥可分为钢板组合梁桥、钢箱组合梁桥、钢桁架组合梁桥和波形钢腹板组合梁桥等，其施工过程一般是先由工厂制作钢梁节段，运至现场后进行吊装，拼装完成后施工桥面板，桥面板可采用预制和现浇两种施工方法制作。
钢-混凝土组合梁桥施工过程及施工方法的不同会影响最终主梁结构受力，可通过一些措施改善桥梁受力状况。
1 工程概况台州路桥机场进场道路工程为双向四车道一级公路，设计速度为80km/h，路基宽度为28m，预留远期拓宽条件。
路线总体呈南北走势，起点位于椒江区下陈街道，与椒新路平交，终点位于路桥区蓬街镇，与东方大道相交，路线全长约5.2km。
2 桥梁方案选择小伍份立交桥需要跨越石八线与青龙浦，由于石八线位于青龙浦北侧岸边，两者之间无设墩条件，桥梁与被交路和河流交叉角度约为124°，受通航净空限制，水中无条件设墩，需要采取一跨跨越。
钢与混凝土组合梁
图4.5 有板托的组合梁
.
如前述组合梁的组合作用主要是依靠剪切连接件，根据剪力件的配置 多少分两类：
1）完全剪切连接：即在极限弯矩作用下所产生的纵向剪力，完全由 所配剪力件承担。
2）部分剪切连接：剪力件所承担的总剪力小于极限弯矩下产生的纵 向剪力。
部分剪切连接组合梁适用于下列三种情况：
在主平面内受弯的实腹构件
▪
VS Itw
≤ fv
.
(4.11)
其中V—施工荷载作用下，钢梁中产生的剪力设计值； S—计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩； I—钢梁毛截面惯性矩； tw—钢梁腹板厚度；
f v —钢梁的抗剪强度设计值。
（5）组合梁在使用阶段的承载力计算 1）受弯承载力 基本假定： ①截面应变符合平截面假定； ②钢材与混凝土均认为是理想弹性材料； ③钢梁与混凝土板之间的连接是可靠的，虽有微小的滑移，但
实距的际1外/2伸。宽当度为S中1；间b梁2不时应，超取b过1等相于邻b钢2。梁上翼缘或板托间净 当采用压型钢板与混凝土组合板时，翼板厚度hc1等于组
合板的总厚度减去压型钢板的肋高。但在计算混凝土翼板 的有效宽度be时，压型钢板与混凝土组合板的翼板厚度hc1 可取有肋处板的总厚度； hc2为板托高度，当无板托时， hc2 =0。
第四章 钢与混凝土组合梁
4.1概述
组合梁即在钢梁上铺设混凝土板，可用于楼盖、屋盖、也可用于工业 建筑中的操作平台，在桥梁工程的路面中同样有广泛应用。
组合梁主要用于跨度大、荷载大，或者整体承重结构为钢结构的厂房 、高层建筑或桥梁结构等。
对于一般使用钢梁混凝土板的结构中，混凝土板只是作为楼面、屋面 、平台板或桥面。对钢梁来说混凝土板只是其荷载（图4.1）。如果使两 者结合在一起，混凝土板与钢梁共同工作，则混凝土板可作为梁的翼缘 而成为梁的一部分，发挥比钢梁更大的作用，无论强度和刚度都大大提 高了（图4.2） 。
钢-混凝土组合结构连续梁有效宽度
行《 钢结构设计规范》 Ｇ ０ １－ ０ ） 公路 （ Ｂ５０７２ ３ 和《 ０ 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 Ｇ （
Ｄ ２２０ ） ６ －０４ 中有相关 规 定 ， 此 列 出以作 参考 。 在 《 结构 设 计 规 范 》 Ｇ ０ １ － ０ ） １． 钢 （ Ｂ５０ ７２ ３ 第 １ ０
１ ２ 有效 宽度 的计 算 ．
的深入研究 ， 本文拟对组合梁板体 系采用非 线性 有 限元方 法 ， 分析 全过 程 中翼缘 有效 宽度 的变化 。
１ 剪 力滞 效 应 及 有效 宽 度
１ １ 概 述 ．
对于组 合结 构 连 续梁 桥 ， 于翼 缘 有 效 宽 度 关
的计算我国尚无相关规范 ， 但类 似问题在我 国现 梁弯曲初等理论 的基本假定是变形的平面假
２～
３ 混凝 土板有效 宽度计 算
３・ １
武 汉 二七 长 江大… 非通 航 孔 深 水 采用 ６ 桥 区… 一 … …
×
： ； 州
如下 荷 载 ．
’
・
５ ２・
土
木
工
程
与
管
理
学
报
２ １ 年 ０１
（） ２ 二期 恒 载 ；
最大 法 向应力 。 由于桥 面 板 的横 截 面形状 并不 规
ｂ ＝ｂ ＋ｂ ＋ｂ ０ ｌ ２ （） １
逐渐减小。所 以， 剪切 变形沿翼板的分布是不均 匀 的， 弯曲时远离肋板 的翼板 的纵 向位移滞后于
近 肋板 的翼 板 的纵 向位 移 ， 因此 弯 曲应 力 的横 向
式 中， 为托板顶部 的宽度 （ ｂ 。 当托板倾角 仅＜ ５ ４。 时 ， 按 ： ５计 算 托 板 顶 部 的 宽 度 ； 应 ４。 当无 托 板
2021年检测师继续教育钢混组合桥梁研究进展测试题(每日一练)
钢混组合桥梁研究进展测试题（每日一练）单项选择题（共10 题)1、钢梁腹板竖向加劲肋的间距一般设置为多少？ (D)•A、不大于腹板高度的0.7倍•B、不大于腹板高度的1.0倍•C、不大于腹板高度的1.2倍•D、不大于腹板高度的1.5倍答题结果：正确答案：D2、单个抗剪连接件承担的最大剪力设计值为多少？ (A)•A、75%的抗剪承载力设计值•B、80%的抗剪承载力设计值•C、85%的抗剪承载力设计值•D、90%的抗剪承载力设计值答题结果：正确答案：A3、负弯矩区钢筋混凝土桥面板受拉钢筋的最小配筋率是多少？ (C)•A、1.00%•B、1.20%•C、1.50%•D、2.00%答题结果：正确答案：C4、钢桥预拱度的大小如何计算？ (B)•A、结构自重标准值•B、结构自重标准值加1/2车道荷载频遇值产生的挠度值•C、结构自重标准值加0.7倍车道荷载频遇值产生的挠度值•D、结构自重标准值加0.7倍车辆荷载频遇值产生的挠度值答题结果：正确答案：B5、简支钢桁架桥的竖向挠度的限值为多少？ (B)•A、L/400•B、L/500•C、L/550•D、L/600答题结果：正确答案：B6、受力钢构件的板厚一般不小于多少mm？ (A)•A、6mm•B、7mm•C、8mm•D、10mm答题结果：正确答案：C7、钢板件之间的连接应优先选择哪种连接方式？ (B)•A、焊接•B、普通螺栓连接•C、高强螺栓连接•D、铆钉连接答题结果：正确答案：A8、对于采用手工焊的不开坡口的角焊缝最小长度是多少？ (D)•A、不宜小于70mm•B、不宜小于75mm•C、不宜小于80mm•D、不宜小于85mm答题结果：正确答案：C9、为避免焊缝集中而产生的不利影响，焊缝位置宜错开，受疲劳控制的焊缝应错开孔群和圆弧起点多少mm以上？ (D)•A、70mm•B、80mm•C、90mm•D、100mm答题结果：正确答案：D10、高强螺栓摩擦面的抗滑移系数一般不低于多少？ (A)•A、0.25•B、0.35•C、0.4•D、0.45答题结果：正确答案：D判断题（共10 题)1、负弯矩区钢筋混凝土桥面板下层钢筋截面积不宜小于截面总钢筋截面的60% (B)B、错误答题结果：正确答案：B2、位于负弯矩区段的抗剪连接件，其抗剪承载力设计值应考虑0.8倍的折减系数 (B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B3、正常使用极限状态下，单个抗剪连接件承担的剪力设计值不应超过85%的抗剪承载力设计值 (B)•A、正确B、错误答题结果：正确答案：B4、对超静定结构进行整体分析时，组合梁混凝土桥面板有效宽度可取实际宽度。
钢-混凝土组合梁.详解
29
§ 3.3 组合梁试验结果分析
3.3.1 组合梁正截面受力性能
由试验结果知；从加荷到破坏，组合梁 正截面经历弹性、弹塑性和塑性三个受力阶 段，见图3.3.1
塑性 弹塑性 A 弹性
B
30
31
简支组合梁破坏形态
32
连续组合梁破坏形态
33
3.3.1
1、弹性阶段
组合梁正截面受力性能
在荷载作用初期，组合梁整体工作性能良好，荷载－变形曲 线基本上呈线性增长，当荷载达极限荷载的50%左右时，钢梁的 下翼缘开始屈服，而钢梁其它部分还有还处于弹性工作状态 2、弹塑性阶段 加荷至混凝土翼缘板板底开裂后，钢梁的应变速率加快，组 合梁的变形增长速度大于荷载的增长速度，荷载－变形曲线开始 偏离原来的直线。当钢梁下翼缘达到曲服后，组合梁的挠度变形
y0
Ay A
i i
i
(3.4.3)
Ai ——第个单元的截面面积,对混凝土单元 需将其换算成钢材单元进行计算 ； yi ——第个单元重心轴距截面顶边得距离。
当考虑混凝土得徐变影响时,应将公式3.4.2 代入公式3.4.3进行计算,即可求得考虑混凝土徐 变影响的组合截面的重心轴距组合截面顶边的距 c y 离,并用 0 表示。
22
3.1.4
组合梁的施工方法
2. 施工阶段组合梁下设临时支撑
施工阶段在组合梁下设置临时支撑，临时支撑的数量根据组合梁的跨度大小
来确定，当跨度L大于7m时，支撑不应少于3个，当跨度L小于7m时，可设置 1~2个支撑。支撑设置的精确数量应根据施工阶段的变形来确定。这时，组合梁 不必进行施工阶段的计算，按使用阶段进行计算，全部荷载均由组合梁承受。设 置临时支撑可以减少组合梁在使用阶段的挠度，但需要较多的连接件来抵抗钢梁 与混凝土板之间的相对滑移。
_钢结构设计规范_GB50017_2002_钢_混凝土组合梁修订内容介绍
建 筑 结 构 学 报 #$%&’() $* +%,)-,’. /0&%10%&23
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《钢结构设计规范》 （!"#$$%&—’$$’） 钢 C 混凝土 组合梁修订内容介绍
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极限抗弯承载力为 &2" &+ . !+, "+, # #! . #& 3 $ % &+ 4 # ’’ . ’$ % " #!% #&%
式中， &2为负弯矩设计值； ’’ ， ’$ 分别为钢梁塑性中和 轴以上和以下截面对该轴的面积矩； #! 为纵向钢筋截 面形心至组合截面塑性中和轴的距离。 当塑性中和轴位于钢梁上翼缘内时， 则可取 #& 等 于钢梁塑性中和轴至腹板上边缘的距离。在实际应用 中， 钢筋截面面积均小于钢梁截面面积， 同时考虑到钢 !"
!"
# $ % 计算组合梁挠 续组合梁负弯矩区的设计计算方法； 度的折减刚度法； # ! % 部分抗剪连接组合梁的设计方 # & % 压型钢板组合梁的设计计算及构造特点； #"%引 法； 入了混凝土叠合板组合梁的设计。 其中，混凝土叠合板组合梁是将预制钢筋混凝土 板支承在工厂制作的焊有栓钉剪力连接件的钢梁上， 然后在预制板上浇筑混凝土。当现浇混凝土达到一定 强度时， 栓钉连接件使槽口混凝土、 现浇层及预制板与 钢梁连成整体共同工作。预制板既作为底模承受现浇 混凝土自重和施工荷载，又作为楼面板或桥面板的一 部分承受竖向荷载，同时还作为组合梁翼缘的一部分 参与组合梁的受力。这种形式的组合梁构造简单，施 工方便，用简单的施工工艺即可获得 良好的结构性能，并已在我国的许多 建筑结构和桥梁工程中得到了成功的 应用。 另外，新规范对旧规范内容进行 修订和调整的内容主要有： # ’ % 放宽了栓钉抗剪连接件的承 载力限值； # $ % 取消了钢材的塑性折减系数； # ! % 取消了对槽钢连接件肢尖方 向的限制要求。 以下就新规范对钢 ( 混凝土组合梁的主要修订和 补充内容及其相关依据进行说明。
对截面有效宽度的理解
箱梁截面有效宽度的理解和应用鲁金玉摘要本文从分析截面产生的剪力滞效应开始，阐述了考虑截面有效宽度的原因、介绍了“新桥规”对有效宽度的计算的妥善方法，以及使用中的使用场合、计算过程以及介绍了现行桥梁设计通用程序《桥梁博士》对截面有效宽度的考虑。
关键词剪力滞有效宽度桥规桥梁博士1、剪力滞与箱梁有效宽度T梁、箱梁、Π行等带肋梁结构在外力作用下产生弯曲内力和变形，通过梁肋的剪切变形传递给翼板。
剪应变在向翼板内横向传递的过程中是不均匀的，在梁肋与翼缘板的交接处最大，随着与梁肋距离的增加而逐渐减小，使翼板远离肋板处的纵向位移滞后于肋板边缘处，使弯曲应力的横向分布呈曲线形状(如图1)。
图1 翼缘的剪力分布这就与初等梁的弯曲理论所得到的均匀分布的弯曲应力的平截面假定不一致。
由翼板的剪切变形而造成的弯曲正应力沿着梁宽度方向不均匀分布。
这种现像称为“剪力滞(后)效应（shear-lag effect）”。
而这个应力峰值通常大于我们按初等梁理论计算出来的值。
早在二十世纪初就有人进行这方面的研究，认为剪力滞后效应可能导致钢箱梁截面的严重破坏。
因此工程设计人员提出了“有效宽度”的概念，即将翼缘实际宽度按某个系数或者某种规律折减为计算宽度，使折减后的宽度按初等梁理论算得的应力值和实际的峰值接近，以确保结构的安全。
2、有效宽度的几何计算方法有效分布宽度问题, 实质上是以剪力滞理论为基础。
用精确的理论来分析翼缘应力的不均匀分布规律是比较复杂的, 尤其不便于工程中的应用。
为了既能利用简单的初等梁理论公式, 又能得到接近于翼缘实际应力的最大值, 便提出“翼缘有效宽度”的概念,并且由T.V.卡曼首先解决, 一直沿用至今。
翼缘有效宽度的简单定义是按初等梁理论的公式也能算得与真实应力峰值接近相等的那个翼缘折算宽度。
它的几何解释是：如图二中的真实应力峰值σmax为高度的阴影矩形面积等于真实的应力曲线所包围的面积，即阴影线矩形面积的边长，便是翼缘的有效宽度，数学表达式为：式中：be为每侧翼缘的有效宽度，b为每侧翼缘的净宽度，t为翼缘的厚度，σmax为腹板与翼板连接处的应力峰值，x为沿跨长方向的坐标，y为沿横截面宽度方向的坐标。
钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点
钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。
在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。
所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。
本文就这些方面对不同的组合结构形式展开介绍。
关键词：钢与混凝土组合结构，结构概念，特点Abstract: The composite structure has been used widely, then steel and concrete composite structure is the most common type and quite mature, so it has become the independent structure system. In our country, the combination of structure is still a new structure form with the construction of large number of buildings,combination structure, as an emerging structure, will more and more widely used, and the application prospect will be better. Therefore, the combination of steel and concrete struction of different structure form will be introduced.Keywords: steel and concrete composite structure ，design concept ，characteristics1 概述组合结构是指由两种以上性质不同的材料组合成整体，并能共同工作的构件。
考虑翼缘有效宽度的钢筋混凝土T梁的抗剪承载力
考虑翼缘有效宽度的钢筋混凝土T梁的抗剪承载力冯浩雄;易伟建【摘要】以钢筋混凝土矩形梁抗剪承载力计算公式为研究基础，考虑钢筋混凝土T梁受压区的宽度，定义了一个翼缘有效宽度，推导出考虑翼缘有效宽度的钢筋混凝土T梁的抗剪承载力计算公式。
收集整理了1根钢筋混凝土矩形梁和61根钢筋混凝土T梁的抗剪试验数据，比较了国内外不同规范和推导公式的抗剪承载力计算结果，发现规范公式对T梁的抗剪承载力计算是偏于安全的，且推导公式计算值与试验数据吻合较好。
研究结果表明：考虑钢筋混凝土T梁的翼缘宽度可明显提高抗剪承载力，推导的公式更具合理性。
%Based on the shear bearing capacity calculation formula of reinforced concrete rectangular beams,with considering the compression width of reinforced concrete T beams and defining an effective flange width,the formula of shear bearing capacity of reinforced concrete T beam was deduced with considering the effective flange width.The shear test data of 1 reinforced concrete rectangular beam and 61 reinforced concrete T beams were collected.The calculation results of shear bearing capacity were compared with different domestic and overseas specifications and deduced formula.The standard formula for calculating shear bearing capacity of T beams is safe,while the calculated results by deduced formula are in good agreement with test data.The flange width of reinforced concrete T beams can obviously improve shear bearing capacity,and the deduced formula is more suitable.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】5页(P462-466)【关键词】钢筋混凝土T梁;钢筋混凝土矩形梁;翼缘宽度;抗剪;承载力【作者】冯浩雄;易伟建【作者单位】湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082; 湖南城市学院土木工程学院，湖南益阳413000;湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TU375.1T形截面梁在实际工程中是一种很常见的结构形式,计算的模型也很多[1],但是有关T梁的抗剪承载力的研究却很少.比如ACI 318—08《美国混凝土结构设计规范》(ACI)[2]、EN 1992-1-1：2004《欧洲规范2：混凝土结构设计》等,假设T梁的承载力仅由腹板承担,但是这种在抗剪工程设计中的简化假设是不正确的[3-4].大量试验结果证明,T梁的抗剪承载力明显比同尺寸(腹板宽度)的矩形梁高,因为梁的传力途径主要取决于受压区混凝土传递压力的能力,与其他条件相同的矩形截面梁比较,T梁更有利于混凝土受压区压力的传递[5].而影响T梁抗剪承载力的因素有很多,如混凝土强度、纵向主筋的配筋率、箍筋的配筋率、剪跨比、翼缘宽度与腹板宽度之比、几何尺寸等.对于无腹筋梁,有人提出过不同的考虑T梁翼缘作用的受剪承载力计算公式[6],但由于公式较为复杂,没有被设计规范采纳,规范中不考虑翼缘的有利作用,一是为了偏于安全地进行结构设计,二是为了简化计算.为此,本研究定义一个翼缘有效宽度,推导考虑翼缘有效宽度的钢筋混凝土T梁抗剪承载力计算公式,收集整理已有的试验数据,对不同规范与推导公式计算结果进行对比分析.1.1 矩形梁抗剪承载力计算在P. D. ZARAERIS等[7]研究中,无剪切钢筋矩形梁的抗剪计算公式为式中: Vcr为剪切力;c为梁顶至中性轴的距离;d为截面有效高度;fct为混凝土的抗拉强度,fct在没有给出的情况下,按下式进行计算:考虑尺寸效应对混凝土的劈裂强度的影响,引入一个校正因子d,则无剪切钢筋矩形梁的抗剪计算公式为式中.考虑到d,尺寸效应不仅受d的影响,而且同剪跨比a/d有很大关系.梁顶至中性轴的距离c为以下二阶方程[8]的正根，即式中: 为混凝土抗压强度; ρ为受拉钢筋配筋率，; ρ′为受压钢筋配筋率, ; d′为剪力组合值处的截面有效高度.许多矩形梁的抗剪研究表明:当剪力作用比较小时,梁底开始出现倾斜裂缝,此时箍筋作用不明显;随剪力作用增大,裂缝从已有裂缝顶端穿过受压区朝加载点方向传播,箍筋发挥作用,梁的抗剪承载力也随着增加.随着荷载越来越大,箍筋承受剪力也越来越大,纵向钢筋剪力也有增加ΔVd,最终汇集于加载点处.因此,有箍筋矩形梁的抗剪承载力为式中: Vu为梁破坏时的剪切力;Vccr为初裂缝出现时的混凝土承担剪切力,亦可理解为无剪切钢筋混凝土T梁的抗剪承载力;Vs为箍筋的受剪承载力;ΔVd为纵向钢筋的剪力增量.图1为有箍筋矩形梁破坏临界裂缝上的作用力示意图.ΔVd作为一个新的影响因素,考虑了纵向主筋的销栓力的影响,其值可近似地用下式表示:式中: ρv为箍筋的配箍率,,其中Av为箍筋单肢截面面积,bw为腹板宽度,s为箍筋间距; fyv为箍筋的抗拉强度设计值.钢筋混凝土矩形梁的剪力承载力计算式为1.2 T梁抗剪承载力计算T梁与矩形梁相比增加了翼缘宽度.在T梁抗剪研究中必须考虑到受压区的宽度,JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(《桥规》)[9]中,在斜截面抗剪承载力计算时考虑了受压翼缘的影响系数α3=1.1,但这只是一个经验数据.图2为混凝土T梁有效剪切面积示意图.定义T梁的有效宽度bef=A/c,这里A为中性轴以上截面面积,c为梁顶至中性轴的距离(即压力区厚度),公式推导如下:即式中hf为翼缘板厚度.在T梁抗剪计算中,可用bef代替bw来计算无剪切钢筋T 形梁中的抗剪承载力.而且矩形梁的破坏与T梁一样主要是由于压力区混凝土的开裂,但它们之间存在一个类似的尺寸效应和相同的影响因素.因此,无剪切钢筋的混凝土T梁抗剪承载力计算公式为式中: a为集中荷载作用点到支座边缘的距离; fct为混凝土的抗拉强度.在纯弯情况下,c/d的变化和最边缘混凝土的应变εc都很小,这种情况在梁的开裂状态下一直存在,直到受拉钢筋屈服.因此,用一个c/d来计算所有应变值εc是符合要求的.图3为混凝土T梁截面应力、应变分布图.图3中，为更加方便,在最大应力作用下,用一个对应的应变εco来代替这个值εc,其中C为受压区混凝土承受的应力.欧洲规范中规定εco=0.002,混凝土应力应变关系图为一个2阶抛物线.对T形梁来说,这个图可以简单用一个高度为c=0.667c的矩形图来代替,如图3所示.从力的平衡方程C+As′σs′=Asσs,可得.考虑一个垂直截面上应变的分布,则将式(14),(15)代入力的平衡方程,利用Esεco=2×105×0.002=400 MPa,可得到c 值，即2.1 结果比较根据已有试验数据结果,用建议公式与ACI[2]、《桥规》[9]、《混凝土设计规范》(《砼规》)[10]计算结果进行对比.1) ACI抗剪承载力公式[2]为2) 《桥规》抗剪承载力公式[9]为式中: α1为异号弯矩影响系数,计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时,α1=1.0,计算连续梁和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时,α1=0.9; α2为预应力提高系数,对钢筋混凝土受弯构件,α2=1.00,对预应力混凝土受弯构件,α2=1.25,但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同时,或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件,α2=1.00; α3为受压翼缘的影响系数,取α3=1.1; b为腹板宽度; h0为斜截面受压端正截面的有效高度; P为斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,P=100ρ; fcu,k为混凝土强度等级; ρsv为斜截面内箍筋配筋率; fsv为箍筋抗拉强度设计值,fsd为纵向普通钢筋的抗拉强度设计值; Asb为斜截面内在同一弯起平面内的普通弯起钢筋的截面面积; θs为普通弯起钢筋的切线与水平线的夹角.3) 《砼规》抗剪承载力公式[10]为式中: αcv为截面混凝土受剪承载力系数,按规范规定取值; ft为混凝土轴心抗拉强度设计值; Asv为配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积; αs为斜截面上弯起普通钢筋的切线与构件纵轴线夹角.试验结果及不同公式计算结果如表1所示,其中Vue及Vu1,Vu2,Vu3,Vu4分别为剪力承载力试验值及ACI规范、《桥规》、《砼规》、式(13)的剪力承载力计算值.2.2 数据分析结果由ACI规范公式、《桥规》、《砼规》的计算值以及试验结果发现:同尺寸(腹板宽度)T形截面梁比矩形截面梁要高,同时几乎所有试验数据均要比规范计算公式数据大,如图3所示,几乎所有的抗剪承载力试验值与理论值之比位于45°线以上,这说明规范公式对T梁的计算是偏于安全的.图4为抗剪承载力试验值与理论值的比较.如图4和表1所示,翼缘宽度与腹板宽度的试验值之比=1～6,即可以说翼缘在一定程度上改变了T梁的受剪机理,T梁与矩形截面梁的受剪承载力随配筋率、混凝土抗压强度、剪跨比和截面有效高度等因素的变化规律不同.从表1可以看出,由ACI、《桥规》和《砼规》可得到>1,而由式(13)可得的平均值几乎为1,标准差小于以上3个规范计算所得标准差值.这说明式(13)与试验结果较为吻合,试验结果和计算结果颇为接近,式(13)计算钢筋混凝土T梁的抗剪承载力是可行的.同时受到剪切和弯曲作用的钢筋混凝土T梁的剪切强度理论是在矩形梁抗剪强度理论的基础上延伸发展的,增大T梁的翼缘宽度能有效增加受压区面积,使其抗剪承载力有明显提高.本研究用一个修正系数来描述翼缘尺寸效应对T梁抗剪能力的贡献,通过对翼缘有效宽度的定义以及钢筋混凝土T梁的抗剪承载力计算公式的推导,用已有的试验数据对推导公式进行论证,证明了计算结果与试验结果吻合较好,而ACI、《桥规》和《砼规》的抗剪强度计算相对比较保守,这给其他截面梁的抗剪承载力计算开辟了一个新的研究方向.易伟建(1954—)，男，湖南长沙人，教授(通信作者，************.cn)，主要从事混凝土结构研究.【相关文献】[1] RUNZEL B, SHIELD C K, FRENCH C W. Shear Capacity of Prestressed Concrete Beams[R]. Minnesota: Department of Civil Engineering University of Minnesota, 2007.[2] American Concrete Institute Committee. ACI 318—08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary[S]. America: American Concrete Institute, 2008.[3] 王晓芳.钢筋活性粉末混凝土T梁抗剪性能有限元分析[D].北京:北京交通大学,2011.[4] BAE H U, OLIVA M G, BANK L C. Reinforcement-free decks using modified strut-and-tie model[M]. ACI Structural Journal, 2011,108(5):562-571.[5] 易伟建.混凝土结构试验与理论研究[M].北京:科学出版社,2012.[6] TUREYEN A K, WOLF T S, FROSCH R J. Shear strength of reinforced concrete T-beams without transverse reinforcement[J]. ACI Structural Journal, 2006, 103(5):656-663.[7] ZARAERIS P D,PAPADAKIS G. Diagonal shear failure and size effect in RC beams without web reinforcement[J].Journal of Structural Engineering, 2001,127(7):693-700. [8] ZARARIS P D. Shear strength and minimum shear reinforcement of reinforced concrete slender beams[J].ACI Structural Journal,2003, 100(2):203-214.[9] 中交公路规划设计院.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：JTG D62—2004[S].北京:人民交通出版社,2004.[10] 住房和城乡建设部. 混凝土结构设计规范：GB 50010—2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.。
钢桥、组合梁桥-midas操作例题资料-钢混组合梁
Civil＆Civil Designer二、钢混组合梁操作例题资料1工程概况本桥为某高速路联络线匝道桥中的一联，桥宽6m。
上部结构采用38+33.5+37.5m钢混组合连续梁，下部结构桥墩为柱式。
主梁为单箱单室，梁高3.5m，预制高3.1m，钢箱底板厚50mm，上翼缘板厚50mm，腹板厚20mm，布置加劲肋。
钢材均采用Q345，分4段预制后现场采用高强螺栓拼接。
钢箱顶部混凝土桥面板厚0.2m，承托高0.2m，抗剪界面为c-c，采用C50混凝土现浇；横隔板等设置距离详见图2所示。
图1.1-1 钢箱梁构造图（一）钢混组合梁操作例题资料图1.1-2 钢箱梁构造图（二）2 建模步骤2.1定义材料特性>材料特性值>材料图2.1-1 材料定义图2.1-2 材料数据 《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》（JTG/T D64-01-2015）桥梁设计，需要定义组合材料，选择规范“JTG D64-2015(S)”。
2.2定义截面特性>截面特性值>组合梁截面组合梁截面支持“钢-箱型（Type1）”、“钢-I 型（Type1）、“钢-槽型（Type1）” 、“钢-箱型（Type2）、“钢-I 型（Type2）、“钢-槽型（Type2），共六种。
截面中可任意设置纵向加劲肋，支持“平板”、“T 形”、“U 肋”三种类型，截面特性值考虑了纵向加劲肋的影响。
图2.2-1 截面数据按照界面内辅助示意图，输入混凝土板和钢箱梁各段距离，顶底板、腹板厚度等。
输入Es/Ec（钢与混凝土弹性模量之比）、Ds/Dc（钢与混凝土容重之比）、Ps（钢梁泊松比）、Pc（混凝土板泊松比）、Ts/Tc（钢与混凝土线膨胀系数之比）。
点击“截面加劲肋”，进行加劲肋设置。
点击“定义加劲肋”，定义加劲肋尺寸，设置加劲肋布置位置及间距。
图2.2-2 加劲肋布置数据图2.2-3加劲肋截面数据2.3 建立结构模型导入DXF文件：Civil图标>导入>AutoCAD DXF文件图2.3-1导入DXF 文件 曲线桥梁可以通过导入CAD 线形的方法建立单元节点。
2-钢-混凝土组合梁 . 3章解析
f ——钢材的抗弯强度设计值。
52
2、钢梁正应力计算
当钢梁当受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度比值 b / t 13 235 / f y （图3.4.4 ），但能满足下列公式要求时， x 1.0 应取 。 对于工字截面梁
b 235 15 t fy
22
3.1.4
施工阶段在组合梁下设置临时支撑，临时支撑的数量根据组合梁的跨度大小
来确定，当跨度L大于7m时，支撑不应少于3个，当跨度L小于7m时，可设置 1~2个支撑。支撑设置的精确数量应根据施工阶段的变形来确定。这时，组合梁 不必进行施工阶段的计算，按使用阶段进行计算，全部荷载均由组合梁承受。设 置临时支撑可以减少组合梁在使用阶段的挠度，但需要较多的连接件来抵抗钢梁 与混凝土板之间的相对滑移。
23
§ 3.2 构造要求 3.2.1 材料
1.混凝土 强度等级不低于C20。
2.钢筋
混凝土板中一般采用HPB235与HRB335。 3.钢材 宜采用Q235与Q345。
24
3.2.2
截面尺寸
1、组合梁的截面高度 简支梁组合梁的高跨比为1/18~1/12,一般取1/15. 2、混凝土楼板的厚度 当楼板采用压型钢板组合板时 , 压型钢板凸肋顶 至混凝土板顶混凝土板厚度不应小于50mm. 当楼板采用普通钢筋混凝土板时,混凝土板的厚度 不应小于100mm. 组合梁混凝土板厚，一般以10mm为模数，经常采 用的板厚为100mm、120mm、140mm、160mm 。 3、混凝土板的有效宽度 be b0 b1 b2
42
3、荷载短期效应组合下截面弹性抵抗矩
（1）中和轴在板内（见图3.4.2）
43
钢-混凝土组合桥梁设计规范
4.1.5.5.d）：
a = a2 + 2H + 2b′ = a1 + 2b′ 以上各式中：
(4.1.5.5-6)
的尺寸；
a2、b2 ——垂直于板跨及顺板跨方向车轮着地尺寸； a1、b1 ——垂直于板跨及顺板跨方向车轮通过铺装层后分布于板顶
H——铺装层厚度；
t——板的厚度；
L——板的计算跨径，一般为两支承中心间的距离；但计算弯矩时，
(4.1.5.5-3)
a = a2 + 2H + t = a1 + t
(4.1.5.5-4)
对于弹性支承的行车宽度，支承处车轮分布宽 a 不小于 L/3。
3)车轮在板的支承附近距支撑 χ 时（见图 4.1.5.5.C）：
a = a1 + t + 2χ 但不大于跨中的分布宽度
(4.1.5.5-5)
4) 悬 臂 板 上 的 集 中 荷 载 在 垂 直 于 板 跨 方 向 的 分 布 宽 度 ， 按 下 式 计 算 （ 见 图
置的连接器，必须具有足够的强度和耐久性。要确保结合面以上的“混凝土桥 面板的抗渗、防裂、抗冲击能力；要确保结合部位的密封性能和耐久性能。 6 钢结构构件中不应有未焊合或未栓合的接触部分，应尽量避免采用易于积水的 闭口截面，并于凹槽、坑槽处设置有效的排水孔。 7 钢结构采用的焊条、螺栓、节点板等构件连接材料的耐久性能，不应低于构件 主体材料的耐久性能。 8 采用型钢组合杆件，其型钢间的空隙宽度应满足防护层施工和维修的要求。 9 简支组合桥梁的静活载挠度，宜不小于 1/900。 10 桥梁钢结构的板材尺寸：不应小于 10 ㎜，也不宜大于 32 ㎜。 11 钢箱梁壁板在跨中应设置通气孔。 12 钢结构钢材表面的除锈等级应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》 GB50046 和《涂装前钢材表面锈蚀和除锈等级》GB8923 的规定。在设计文件中 应注明所要求的钢材除锈等级和涂料（或镀层）及涂（镀）层厚度。