公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015 11组合梁
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Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
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11.1 一般规定 11.1.2考虑混凝土板剪力滞影响的混凝土板翼缘有效宽度可按附录 F计算。 F.0.4预应力组合梁在计算预加力引起的混凝土应力时 预加力作为轴向力产生的应力可按实际混凝土板全宽计算 由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按混凝土板有效宽度 计算。 F.0.5对超静定结构进行整体分析时，组合梁混凝土板有效宽度 可取实际宽度。 F.0.6混凝土板承受斜拉索、预应力束或剪力件等集中力作用时 ，可认为集中力从锚固点开始向两侧按扩散角2×33°在混凝土 板中传递。
6
11.1 一般规定
预制安装：上海长江大桥:105m组合梁
钢梁制作
浇筑砼桥面板
公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
7
Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
7
浙江省台州市椒江二桥
半封闭钢箱组合梁桥梁顶板宽39.6m（含风嘴42.5m），处高度 3.5m（不含铺装）。腹板横向间距为8.46m和15.0m，横隔板纵向 间距4.5m 桥面板标准厚度260mm，上翼缘设140mm砼承托；在边跨78m范 围的桥面板加厚到400mm（无承托） 用钢量：14533t（410kg/m2）
《公路钢结构桥梁设计规范》
11 钢-混凝土组合梁
吴 冲 同济大学桥梁工程系
cwu@tongji.edu.cn
1 前言
组合结构桥梁主要构件 钢结构 砼桥面板 剪力连接件
钢梁截面
组合截面
公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
12
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11.1 一般规定
11.1.2考虑混凝土板剪力滞影响的混凝土板翼缘有效宽度可按附录F计算。 F.0.1组合梁各跨跨中及中间支座处的混凝土板有效宽度 按下式计算，且不 应大于混凝土板实际宽度：
beff b0 befi
befi Le,i 6 bi
F.0.2简支梁支点和连续梁边支点处的混凝土板有效宽度 按下式计算 F.0.3混凝土板有效宽度 沿梁长的分布可假设为如图F.0.1b)所示的形式。
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8
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浙江省台州市椒江二桥
浙江台州椒江二桥
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现浇混凝土桥面板 5
5
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11.1 一般规定 现浇混凝土桥面板
公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
M 0 =P0 y0c
钢材与混凝土的有效弹性模量比
nL n0 (1 y Lf (t, t0 ))
nL——长期荷载作用下钢与混凝土的有效弹性模量比； n0——短期荷载作用下钢与混凝土的弹性模量比n0=Es/Ec ； f(t,t0)——加载龄期为 ，计算龄期为 时的混凝土徐变系数，根据现行《公 路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定取值； yL——根据荷载类型确定的徐变因子，永久作用取1.1, 由强迫变形引起的 预应力作用取1.5。 超静定结构中混凝土收缩徐变引起的效应宜采用有限元方法计算。
同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015 Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
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11.1 一般规定 连接件的形式（2） ●圆柱头焊钉 连接件
●开孔钢板连 接件
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公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
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11.1 一般规定 钢梁截面形式 钢箱梁
公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
4
11.1 一般规定 混凝土桥面板施工 钢桥临时支撑 无支撑：仅承担二期恒载与活载 有支撑：共同承担恒载与活载 施工顺序 先正弯矩区后负弯矩区 施工方法 现浇 ►施工方便 ►收缩徐变较大 预制安装+湿接缝 ►预制板与钢梁有间隙 ►收缩徐变较小
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7.1 一般规定 钢梁截面形式 工形 跨径≤40m
公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
Tongji University, Wu Chong Wu 同济大学 吴冲 同济大学 吴冲 Tongji University, Chong
2
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11.1 一般规定 钢梁截面形式 开口箱梁(槽形梁)
11.2.1 抗弯计算应符合以下规定： 1计算组合梁抗弯承载力时，应考虑施工方法及顺序的影响，并应对施工过 程进行抗弯验算，施工阶段作用组合应符合现行《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60的规定。 施工方法的影响 钢梁受力：按钢梁截面计算 ► 砼未达到强度或砼板与钢梁组合之前的荷载和作用由钢梁承担，如： 安装阶段的钢梁自重； 无支架施工的混凝土重量等； 组合梁受力：按组合梁换算截面计算 ► 砼达到强度或砼板与钢梁组合之后的荷载和作用由组合梁承担，如： 有支架施工，而且砼达到强度之后一次落架的混凝土重量等； 桥面铺装、栏杆等重力 活载 温度、砼收缩徐变、支座沉降等
P 0 A c Ecsf sh (t , )
M 0 =P0 y0c
钢材与混凝土的有效弹性模量比
nL n0 (1 y Lf (t, t0 ))
yL—— 混凝土收缩作用取0.55
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P0 Ec cT ( y)dA
A
M 0 Ec cT ( y) ydA
A
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11.2 承载能力极限状态计算
开始作用于混凝土的单向不变应力至时刻t所产生的徐变应变可以
表示为
( t , )
c
c ( )
Ec
(t , ) e (t , )
e
式中：Ec为混凝土弹性模量； εe为混凝土弹性应变 式中，E 为混凝土弹性模量； 为混凝土弹性应变，
。
e
c ( )
Ec
υ(t, τ)是时间的函数，随
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11.1.3 温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算 基于有效弹性模量的虚拟荷载法求解思路 假定钢梁与混凝土之间无连接，混凝土桥面板在温度、收缩等 作用下产生自由形变c 根据混凝土桥面板的应变及有效弹性模量求解虚拟荷载 P0 ； 将该虚拟荷载P0反向施加于混凝土桥面板形心上，使混凝土桥 面恢复形变c 恢复钢梁与混凝土板之间的连接，释放P0 ，求解截面应力 将以上3 个步骤的应力进行叠加
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浙江省台州市椒江二桥
浙江台州椒江二桥
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11.1 一般规定 连接件的形式（1）
●钢筋连接件
●型钢连接件
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11.1.3混凝土徐变收缩和温差 ■混凝土的徐变
计算中，混凝土的徐变通常采用徐变系数υ(t, τ)来描述。在时刻τ
b1 bef1 b0 beff b0 b2 bef2
0.2L1 0.6L1 0.2L 1 0.2L 2 0.6L 2 0.2L 2 0.2L 3
beff b0 ibefi
i 0.55 0.025 Le,i bi 1.0
bef, 0
bef, 1
bef, 2
bef, 3
L1
L2
19
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11.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算
虚拟荷载的确定 温度作用引起的截面应力增量 温度荷载作用下有效弹性模量：nL=n0 整体升降温度
M 0 =P0 y0c
矩形温度梯度
M 0 =P0 y0c
梯形温度梯度（参照《公路桥涵设计通用规范》JTG
D60的相关规定）
(a) 组合截面
(b) 自由状态
(c) 结合状态
(d) 应变分布
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11.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算
bef, 4
来自百度文库
L3
混凝土板有效宽度沿梁长分布
( Le , 1 = 0 .8 L1 Le , 2 = 0. 2 ( L1 +L2 ) Le , 3 = 0. 60 L2 Le , 4 = 0. 2 ( L2 +L3
L1
L2
L3
组合梁截面尺寸
公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
连续组合梁等效跨径
时间t的增加单调增加， 随加载时刻t的增加单调 减小； υ (∞, τ)为t→∞时的 最终徐变系数，或简称 为徐变系数υ ，一般情 况下，t=∞的徐变系数 在1～4之间
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11.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算 虚拟荷载的确定： 混凝土收缩产生的效应应按现行《公路钢筋混凝土及预应力混 凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定计算 砼收缩引起的截面应力增量
组合截面各位臵处的应力增量可按下式计算 混凝土桥面板
1 P0 M 0 c P0 c y0 L nL A0 L I 0 L AC
钢梁截面
P0 M 0 s s y0 L A0 L I 0 L
P0 ：虚拟荷载，通过混凝土的在作用（或荷载）效应下的应变求解； M0 ：虚拟荷载由于偏心产生的弯矩； A0L ：换算截面面积； I0L ：换算截面惯性矩； yc0L ：混凝土桥面板所求应力点至换算截面中和轴的距离； ys0L ：钢梁所求应力点至换算截面中和轴的距离。
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11.1.3 温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算 虚拟荷载的确定： 徐变引起的简支梁永久作用截面应力增量
Ec f (t , ) P0 Ac Ecf 0f (t , ) Ac ( )( 0f (t , )) Ac c0 1 yf (t , ) 1 yf (t , )
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11.1 一般规定 11.1.2考虑混凝土板剪力滞影响的混凝土板翼缘有效宽度可按附录 F计算。 F.0.4预应力组合梁在计算预加力引起的混凝土应力时 预加力作为轴向力产生的应力可按实际混凝土板全宽计算 由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按混凝土板有效宽度 计算。 F.0.5对超静定结构进行整体分析时，组合梁混凝土板有效宽度 可取实际宽度。 F.0.6混凝土板承受斜拉索、预应力束或剪力件等集中力作用时 ，可认为集中力从锚固点开始向两侧按扩散角2×33°在混凝土 板中传递。
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11.1 一般规定
预制安装：上海长江大桥:105m组合梁
钢梁制作
浇筑砼桥面板
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浙江省台州市椒江二桥
半封闭钢箱组合梁桥梁顶板宽39.6m（含风嘴42.5m），处高度 3.5m（不含铺装）。腹板横向间距为8.46m和15.0m，横隔板纵向 间距4.5m 桥面板标准厚度260mm，上翼缘设140mm砼承托；在边跨78m范 围的桥面板加厚到400mm（无承托） 用钢量：14533t（410kg/m2）
《公路钢结构桥梁设计规范》
11 钢-混凝土组合梁
吴 冲 同济大学桥梁工程系
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1 前言
组合结构桥梁主要构件 钢结构 砼桥面板 剪力连接件
钢梁截面
组合截面
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12
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11.1 一般规定
11.1.2考虑混凝土板剪力滞影响的混凝土板翼缘有效宽度可按附录F计算。 F.0.1组合梁各跨跨中及中间支座处的混凝土板有效宽度 按下式计算，且不 应大于混凝土板实际宽度：
beff b0 befi
befi Le,i 6 bi
F.0.2简支梁支点和连续梁边支点处的混凝土板有效宽度 按下式计算 F.0.3混凝土板有效宽度 沿梁长的分布可假设为如图F.0.1b)所示的形式。
同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015 Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
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浙江台州椒江二桥
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现浇混凝土桥面板 5
5
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11.1 一般规定 现浇混凝土桥面板
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M 0 =P0 y0c
钢材与混凝土的有效弹性模量比
nL n0 (1 y Lf (t, t0 ))
nL——长期荷载作用下钢与混凝土的有效弹性模量比； n0——短期荷载作用下钢与混凝土的弹性模量比n0=Es/Ec ； f(t,t0)——加载龄期为 ，计算龄期为 时的混凝土徐变系数，根据现行《公 路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定取值； yL——根据荷载类型确定的徐变因子，永久作用取1.1, 由强迫变形引起的 预应力作用取1.5。 超静定结构中混凝土收缩徐变引起的效应宜采用有限元方法计算。
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11.1 一般规定 连接件的形式（2） ●圆柱头焊钉 连接件
●开孔钢板连 接件
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11.1 一般规定 钢梁截面形式 钢箱梁
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11.1 一般规定 混凝土桥面板施工 钢桥临时支撑 无支撑：仅承担二期恒载与活载 有支撑：共同承担恒载与活载 施工顺序 先正弯矩区后负弯矩区 施工方法 现浇 ►施工方便 ►收缩徐变较大 预制安装+湿接缝 ►预制板与钢梁有间隙 ►收缩徐变较小
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7.1 一般规定 钢梁截面形式 工形 跨径≤40m
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Tongji University, Wu Chong Wu 同济大学 吴冲 同济大学 吴冲 Tongji University, Chong
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11.1 一般规定 钢梁截面形式 开口箱梁(槽形梁)
11.2.1 抗弯计算应符合以下规定： 1计算组合梁抗弯承载力时，应考虑施工方法及顺序的影响，并应对施工过 程进行抗弯验算，施工阶段作用组合应符合现行《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60的规定。 施工方法的影响 钢梁受力：按钢梁截面计算 ► 砼未达到强度或砼板与钢梁组合之前的荷载和作用由钢梁承担，如： 安装阶段的钢梁自重； 无支架施工的混凝土重量等； 组合梁受力：按组合梁换算截面计算 ► 砼达到强度或砼板与钢梁组合之后的荷载和作用由组合梁承担，如： 有支架施工，而且砼达到强度之后一次落架的混凝土重量等； 桥面铺装、栏杆等重力 活载 温度、砼收缩徐变、支座沉降等
P 0 A c Ecsf sh (t , )
M 0 =P0 y0c
钢材与混凝土的有效弹性模量比
nL n0 (1 y Lf (t, t0 ))
yL—— 混凝土收缩作用取0.55
同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015 Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
P0 Ec cT ( y)dA
A
M 0 Ec cT ( y) ydA
A
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11.2 承载能力极限状态计算
开始作用于混凝土的单向不变应力至时刻t所产生的徐变应变可以
表示为
( t , )
c
c ( )
Ec
(t , ) e (t , )
e
式中：Ec为混凝土弹性模量； εe为混凝土弹性应变 式中，E 为混凝土弹性模量； 为混凝土弹性应变，
。
e
c ( )
Ec
υ(t, τ)是时间的函数，随
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11.1.3 温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算 基于有效弹性模量的虚拟荷载法求解思路 假定钢梁与混凝土之间无连接，混凝土桥面板在温度、收缩等 作用下产生自由形变c 根据混凝土桥面板的应变及有效弹性模量求解虚拟荷载 P0 ； 将该虚拟荷载P0反向施加于混凝土桥面板形心上，使混凝土桥 面恢复形变c 恢复钢梁与混凝土板之间的连接，释放P0 ，求解截面应力 将以上3 个步骤的应力进行叠加
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浙江省台州市椒江二桥
浙江台州椒江二桥
同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015 Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
10
10
11.1 一般规定 连接件的形式（1）
●钢筋连接件
●型钢连接件
同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015 Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
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11.1.3混凝土徐变收缩和温差 ■混凝土的徐变
计算中，混凝土的徐变通常采用徐变系数υ(t, τ)来描述。在时刻τ
b1 bef1 b0 beff b0 b2 bef2
0.2L1 0.6L1 0.2L 1 0.2L 2 0.6L 2 0.2L 2 0.2L 3
beff b0 ibefi
i 0.55 0.025 Le,i bi 1.0
bef, 0
bef, 1
bef, 2
bef, 3
L1
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11.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算
虚拟荷载的确定 温度作用引起的截面应力增量 温度荷载作用下有效弹性模量：nL=n0 整体升降温度
M 0 =P0 y0c
矩形温度梯度
M 0 =P0 y0c
梯形温度梯度（参照《公路桥涵设计通用规范》JTG
D60的相关规定）
(a) 组合截面
(b) 自由状态
(c) 结合状态
(d) 应变分布
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15
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11.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算
bef, 4
来自百度文库
L3
混凝土板有效宽度沿梁长分布
( Le , 1 = 0 .8 L1 Le , 2 = 0. 2 ( L1 +L2 ) Le , 3 = 0. 60 L2 Le , 4 = 0. 2 ( L2 +L3
L1
L2
L3
组合梁截面尺寸
公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015
连续组合梁等效跨径
时间t的增加单调增加， 随加载时刻t的增加单调 减小； υ (∞, τ)为t→∞时的 最终徐变系数，或简称 为徐变系数υ ，一般情 况下，t=∞的徐变系数 在1～4之间
同济大学 吴冲 Tongji University, Wu Chong 公路钢结构桥梁设计规范 JTGD64-2015 Tongji University, Wu Chong 同济大学 吴冲
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11.1.3温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算 虚拟荷载的确定： 混凝土收缩产生的效应应按现行《公路钢筋混凝土及预应力混 凝土桥涵设计规范》JTG D62的相关规定计算 砼收缩引起的截面应力增量
组合截面各位臵处的应力增量可按下式计算 混凝土桥面板
1 P0 M 0 c P0 c y0 L nL A0 L I 0 L AC
钢梁截面
P0 M 0 s s y0 L A0 L I 0 L
P0 ：虚拟荷载，通过混凝土的在作用（或荷载）效应下的应变求解； M0 ：虚拟荷载由于偏心产生的弯矩； A0L ：换算截面面积； I0L ：换算截面惯性矩； yc0L ：混凝土桥面板所求应力点至换算截面中和轴的距离； ys0L ：钢梁所求应力点至换算截面中和轴的距离。
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11.1.3 温度梯度和混凝土徐变收缩等引起的截面应力增量计算 虚拟荷载的确定： 徐变引起的简支梁永久作用截面应力增量
Ec f (t , ) P0 Ac Ecf 0f (t , ) Ac ( )( 0f (t , )) Ac c0 1 yf (t , ) 1 yf (t , )