第四章 钢-混凝土组合梁(3)
土木工程施工 第四章 钢筋混凝土工程
结构、特种结构、水工结构等
木模板
竹胶板
定型组合钢模板
砖胎模
钢模板 平面模板 阳角模板 阴角模板 连接角模
钢模板面板厚度一般为2.3或2.5mm；加 劲板的厚度一般为2.8mm。钢模板采用模数制 设计，宽度以100mm为基础，以50mm为模数 进级；长度以450 mm为基础，以150mm为模 数进级；肋高55mm。
第四章 钢筋混凝土工程
本章讲解主要内容： 1、模板分类、作用、各基本构件模板支 设； 2、模板设计的基本原理、方法和步骤； 3、钢筋分类、检验、验收、加工与连接； 4、钢筋下料、钢筋代换的计算； 5、砼的制备、砼的施工缝；
6、砼的运输、浇筑与养护；
7、砼的质量评定方法； 8、现行砼工程施工质量验收规范的主要 内容。
四、现浇混凝土常见基本构件模 板支设形式及施工工艺
（一） 基 础 模 板
（二） 梁 模 板
（三） 柱 模 板
（四） 板 模 板 （五） 墙 体 模 板
（六） 楼 梯 模 板
（一）基 础 模 板
侧模
轿杠 支撑
台阶形独立柱基模板支设
台阶形独立柱基混凝土浇筑
支设方法： 1、阶形独立基础模板：根据图纸尺寸制作每一阶梯形独立基础 模板，支模顺序由上至下逐层向上安装，底层第一阶由四块边模拼 成 ，其一队侧板与基础边尺寸相同，另一侧比基础尺寸长 150~200mm，两端加钉木档，用以拼装另一队模板，并用斜撑撑劳， 固定尺寸较大时，四角加钉歇拉杆。在模板上口顶轿杠木，将第二 阶模板臵于较杠上，安装时应找准基础轴线及标高，上下中心线互 相对准 ，在安装第二阶模板前应绑好钢筋。 2、条形基础模板：矩形截面条形基础模板，由两侧的木柱或组 合钢模板组成，支设时应拉通线，将侧板校正后。用斜撑支劳， 间距600~800mm，上口加钉搭头木拉住。对长度很长、截面一致 上阶较高的条形基础，底部矩形截面可先支模浇筑完成，上阶可 采用拉模方法。 3、杯形独立基础模板：杯形基础模板基本上与阶形基础模板相 似,在模板的顶部中间装杯口芯模，杯口芯模有整体式和装配式两种 ,可用木模，也可用组合钢模与异形角模拼成。杯口芯模借轿杠支撑 在杯颈模板上口中心并固定，混凝土灌注后,在初凝后终凝前取出， 杯口较小时一般采用整体式，杯口较大时可采用装配式。
第四章多高层钢结构
结构受力
1）内部设置剪力墙式的内筒，与钢框架竖向构件
主要承受竖向荷载；
2）外筒体采用密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚
接，形成一个悬臂筒，以承受侧向荷载；
3）同时设置刚性楼面结构作为框筒的横隔。
剪力滞后（Shear Lag）
在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的 剪切变形，即为剪力滞后。 为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力 过大，通常可采取两个措施： 1）控制框筒平面的长宽比不宜过大 2）加大框筒梁和柱的线刚度之比
束筒结构
由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结 构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应) 可将各筒体在不同的高度中止 可较灵活地组成平面形式 密柱深梁的钢结构筒体 筒体
钢筋混凝土筒体(常作为内筒出现)
钢结构和有混凝土剪力墙的 钢结构高层建筑的适用高度（m）
抗震设防烈度
结构种类
结构体系
非抗震设防 6, 7
内筒的边长不宜小于相应外框筒边长的1/3；
框筒柱距一般为1.5～3.0m，且不宜大于层高；
框筒的开洞面积不宜大于其总面积的50％；
内外筒之间的进深一般控制在10～16m之间； 内筒亦为框筒时，其柱距宜与外框筒柱距相同，且 在每层楼盖处都设置钢梁将相应内外柱相连接；
框筒结构布置时的注意事项（续）
低碳钢 低合金钢 低合金钢 低合金钢 低碳钢
SS50
SS55
284
401
490~608
≥540
19
17
2.0a
2.0a
低碳钢
低合金钢
构件截面 柱
焊接箱型截面 焊接H型截面 450
╳
450
厚度 42 — 19 宽度200 — 250
第四章 组合梁截面的弹性分析
? 在组合梁截面的弹性分析中，通常采用如下 假 设：
1、钢和混凝土材料均为理想的线弹性体；
2、钢梁与混凝土翼板之间连接可靠，滑移可以 忽略不计，符合平截面变形假定；
3、有效宽度范围内的混凝土翼板按实际面积计 算，不扣除其中受拉开裂的部分；板托面积忽 略不计；对于压型钢板组合梁，压型钢板肋内 的混凝土面积也忽略不计；
? 考虑到钢筋混凝土翼板中钢筋可以阻止混凝土
徐变的发展，一般近似认为徐变系数为 1，所以
取 Ec? ? 0.5Ec 。在桥梁设计规范中，对于重力荷载，
取
Ec? ?。0.4Ec
4.2.2不考虑滑移效应的组合梁截面应力计算
? 按照本章第 1节中的假设，不考虑钢梁与混凝土 界面之间的滑移，可以按照换算截面法计算组 合梁截面的法向应力。组合梁截面的应力分布 如图所示。
? 对于钢梁部分
对于混凝土部分
4.2.3考虑滑移效应的组合梁截面应力计算
? 如前所述，弹性计算中通常忽略钢与混凝土交 界面上的滑移。但实际上，由于滑移效应的存 在，导致截面实际的弹性抗弯承载力小于按照 换算截面法得到的弹性抗弯承载力，即在相同 的弯矩作用下，考虑滑移效应之后截面的法向 应力会大于按换算截面法得到的计算结果。
? 交界面上无相对滑移时，即连接件的刚度 K趋于 无穷大，? ? 0 ，此时 M p ? M 。在弹性极限状态对 应钢梁开始屈服的抗弯承载力 M PY 为：
? 截面上的法向应力可表示为：
4.3 组合梁的剪应力分析
? 对于钢材： ? 对于混凝土：
? 若换算截面中性轴位于混 凝土板内，则剪应力的计 算点分别如下图所示：
? 假设混凝土自由缩短，钢 梁与混凝土之间无连接。 混凝土的初应变 ?c0 ? ??，t ? t 初应力 ? c0 ? 0 ，此时钢梁 中应变和应力均为0。
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。
钢混凝土组合梁的概念
钢混凝土组合梁的概念钢混凝土组合梁是一种由钢材和混凝土组合构成的梁体。
它将钢材和混凝土的优点结合起来，既有钢材的高强度和延性特点，又有混凝土的耐久性和抗火性能。
这种梁体在建筑和桥梁工程中广泛应用，能够满足各种结构设计要求，提高结构的承载能力和使用性能。
钢混凝土组合梁的结构形式是在混凝土梁上焊接或连接钢材构件，形成钢混凝土组合梁。
常见的结构形式有悬臂梁、连续梁和刚构桥梁等。
悬臂梁是将一段钢材悬挂在混凝土梁下方，增加了梁体的强度和刚度；连续梁是将钢材与混凝土梁通过焊接或螺栓连接形成连续的梁体，提高了梁体的整体性能；刚构桥梁是通过混凝土梁和钢材柱、桁架等构件组成的刚性结构，能够承受较大的荷载和水平力。
钢混凝土组合梁的优点主要体现在以下几个方面：1. 强度和刚度高：钢材的高强度和延性特点能够提高梁体的承载能力和刚度，使结构更加稳定和坚固。
2. 耐久性好：混凝土具有良好的耐久性，能够有效地防止腐蚀和氧化，延长梁体的使用寿命。
3. 施工便利：钢材具有较高的可塑性和可焊性，可以方便地进行加工和连接，减少施工时间和成本。
4. 抗火性能好：混凝土的低热导率和高于室温下剥落速度的外表层能够有效地防止梁体的火灾蔓延，提高结构的安全性。
5. 设计灵活性大：钢混凝土组合梁能够根据结构需求进行自由组合和调整，满足各种建筑和桥梁工程的设计要求。
然而，钢混凝土组合梁也存在一些问题和注意事项：1. 界面连接强度：钢材与混凝土的界面连接是组合梁的关键，如果界面连接不牢固，会影响梁体的整体性能。
2. 腐蚀问题：在潮湿和腐蚀环境下，钢材可能出现腐蚀现象，导致梁体的损坏和减弱。
3. 温度变形：钢材和混凝土具有不同的线膨胀系数，受到温度变化影响时，可能会导致梁体发生变形和裂缝。
综上所述，钢混凝土组合梁是一种集钢材和混凝土优点于一体的结构形式，具有高强度、耐久性好、抗火性能好等特点。
然而在实际运用中需要注意界面连接强度、腐蚀问题和温度变形等因素。
钢 混凝土组合梁
dx
同理, 钢梁 dT v 教材缺此式
教材P89式 （4-74）有误
dx
对混凝土翼板 别和 取 M 钢 0梁 有分
Vc v2hc r2d xddM xc，Vs vy1r2d xddM xs 据梁剪力V图 c V有 s P2,又据 44图 有 2dch 2cy1 ddM xc ddM xs P2 vdc
单个栓钉极限 抗剪承载力
一个连件间距范围内剪力
单位长度水平剪力v vx
同一截面栓 p
钉个数ns 任务：建立微分方程
dx
相对滑移s sx i
简支组合梁挠度计算模型
◆滑移微分方程
y1
微段梁变形模型
dc
hc 2
y1
◆滑移微分方程
对混凝土翼板和钢梁分别取 X 0有
混凝土板C vdx C dC 0 dC v
◆滑移微分方程
据假定 有 Ms
EsIs
Mc EcIc
EEsM Icc ,E
Es Ec
ddxEdsIM sds xE
dM c EsIcdx
交界面上混部 凝应 土 tb钢 变 翼梁 板顶 底部 tt 应
弯矩拉应变 轴力压应变
tb
Mc tb
C tb
hc
2
EC
Es Ac
tt
T Es As
y1
P89式（4-79）有误
2. 滑移附加挠度分析 ◆分析思路
①简化问题提出假定→②微段梁滑移变形模型 →③由微段梁静力平衡条件、④物理条件和⑤变形 条件→⑥建立滑移变量s的微分方程→⑦求解微分方 程并由边值条件确定方程解系数→⑧建立滑移变量s 与附加挠度的关系→⑨得出附加挠度公式→⑩对附 加挠度公式进行简化。
钢-混凝土组合梁的发展历程
目录1 钢-混凝土组合梁的定义及分类 (1)1.1 定义 (1)1.2 分类 (2)2 钢-混凝土组合梁的发展历程 (5)2.1萌芽阶段 (5)2.2发展阶段 (5)2.3全面研究、实用阶段 (6)2.4深入研究、推广应用、完善规范阶段 (6)3 钢-混凝土组合梁的工程应用实例 (8)3.1 多层工业厂房 (8)3.2 高层建筑 (10)3.3 桥梁结构 (11)4 钢-混凝土组合梁的前景 (12)参考文献 (13)钢-混凝土组合梁结构的发展概述1 钢-混凝土组合梁的定义及分类1.1 定义钢-混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构形式[1]。
目前钢-混凝土组合结构的主要形式包括组合结构、组合楼板、组合桁架、组合柱等组合承重体系以及组合斜撑、组合剪力墙等组合抗侧力体系，应用领域包括高层及超高层建筑（如图1所示）、大跨桥梁、地下工程、矿山工程、港口工程以及组合加固和修复工程等[2]。
本文主要对钢-混凝土组合梁进行介绍。
图1 赛格广场大厦（深圳）钢-混凝土组合梁作为建筑房屋的横向承重构件，通过抗剪连接件将钢梁与混凝土板组合成一个整体来抵抗各种外界作用，能够充分发挥钢梁抗拉、混凝土板受压性能好的优点，与非组合梁结构相比，具有以下一系列的优点：（1）组合梁截面中混凝土主要受压，钢梁受拉，能过充分发挥材料特性，承载力高。
在承载力相同时，比非组合梁节约钢材约15%-25%。
（2）混凝土板参加梁的工作，梁的刚度增大。
楼盖结构的刚度要求相同时，采用组合梁可比非组合梁减小截面高度26%-30%。
组合梁用于高层建筑，不仅降低楼层结构高度，且显著减轻对地基的荷载。
（3）组合梁的翼缘板较宽大，提高了钢梁的侧向刚度，也提高了梁的稳定性，改善了钢梁受压区的受力状态，增强抗疲劳性能。
（4）可以利用钢梁的刚度和承载力承担悬挂模板、混凝土板及施工荷载，无需设置支撑，加快施工速度。
（5）抗震性能好。
（6）在钢梁上便于地焊接托架或牛腿，供支撑室内管线用，不需埋设预埋件。
钢-混组合梁翼缘板现浇支架施工工法
钢-混组合梁翼缘板现浇支架施工工法一、前言钢-混组合梁翼缘板现浇支架施工工法是近年来在混凝土结构中应用较多的一种新型施工工法，它是将钢结构中较为先进的支撑体系和混凝土结构中强度高、耐久性好的特点有机结合起来，将现浇混凝土中易变形和狭窄钢的应力分担到更多的墙体或者柱子上，从而实现了施工上的先进和实用，更好地保障了工程的质量和安全。
二、工法特点钢-混组合梁翼缘板现浇支架施工工法具有以下几个特点：1. 具有灵活性强的特点：该工法的支撑体系可以依据实际情况进行设计，而在施工现场又能进行随机的拼装，大大提高了施工的灵活性。
2. 高效性：该工法将钢结构和混凝土结构有机地结合起来，可以使施工工作向前推进，节约了时间。
3. 经济性好：使用该工法不仅可以节约材料，还可以节约人力和时间，这样就使得施工的总成本不会太大。
4. 适用范围广：不同规模和类型的混凝土结构都可以采用这种工法进行施工。
三、适应范围钢-混组合梁翼缘板现浇支架施工工法适用于以下类型的工程：1. 建筑或桥梁的斜坡、立墙和梁等部位；2. 框架结构施工中的各种构件，例如板、柱等；3. 做防火墙体的钢筋混凝土结构；4. 超大型体育场馆或展览馆的梁、柱和屋面板等；5. 框架结构中，需要施工斜坡、墙和梁等部位。
四、工艺原理（1）钢-混组合梁的基本原理大多数施工现场的混凝土梁板一般都是有钢筋和混凝土组成的，其中钢筋适用于承受张力，而混凝土适用于承受压力。
但因为混凝土强度低，会随着时间逐渐开裂，这时候钢筋起到支撑作用就非常重要。
而钢-混组合梁是使用一种特殊的支撑结构并搭配翼缘板，实现了从材料的角度上去支撑或者分担加坡板的应力，能够有效地保证混凝土梁板的力学性能，更好地保障了建筑的质量和安全。
（2）支撑架的基本原理“钢”即是指钢管，因其轻便、成本低而被广泛应用，在工程施工中可以很容易地进行拼组。
支撑结构的形式可以随实际情况灵活变化，但要注意各个部分之间的联系和施工过程中的安全问题。
钢—混凝土组合梁的施工案例
润扬大桥南接线工程丹徒互通主线桥大跨径钢--混凝土组合梁的设计与施工摘要：钢—混凝土组合梁具有良好的受力性能和较好的综合经济效益，应用前景广泛。
纵向主要受力构件为钢箱梁，采用工厂预制现场拼接的施工工艺可以缩短工期，简化工地现场的施工工程量；横向由预应力混凝土构成桥面板及悬臂，有利于桥面沥青混凝土的铺装，为较新颖的桥型。
文中通过润扬大桥南接线工程丹徒互通主线桥钢—混凝土组合梁对设计与施工作一些简要介绍。
关键词：钢-混凝土组合梁设计施工近年来，随着对组合结构的深入研究，组合梁或组合结构良好的受力性能和较好的综合经济效益以及作为一种环保型桥梁，将展示其美好的应用前景，在跨越地物的施工条件受到严格限制的桥梁中更有其独特的生命力。
纵向主要受力构件为钢箱梁，采用工厂预制现场拼接的施工工艺可以缩短工期，简化工地现场的施工工程量；横向由预应力混凝土构成桥面板及悬臂，有利于桥面沥青混凝土的铺装。
1 设计概述1．1润扬大桥南接线工程丹徒互通主线桥跨越沪宁高速公路，设计桥下净空按八车道高速公路预留，采用钢—混凝土组合梁一跨跨越，跨沪宁路一联的跨径布置为左半幅26+56+34m，右半幅30+56+30m，一联全长116m，与沪宁路成103°交角。
每幅桥采用两个宽3m的开口钢箱，并通过横向联系形成整体，中跨跨中梁高 1.5m，墩顶梁高2.7m，箱梁底按二次抛物线布置，桥面板悬臂长 2.5m，板内设置纵向预应力钢束，混凝土桥面板与钢箱梁间设置剪力钉抗剪。
施工工艺采用工厂化预制，现场搭设临时墩进行拼接组装，成桥后在38＃和39＃墩对上部结构向下施加10cm强迫位移。
总体布置见图1。
图11．2技术标准（1）设计荷载：汽车-超20级，挂车-120；（2）地震基本烈度：7度，按8度设防；(3) 桥面净宽：2×（0.5+12.0+1.0）=13.5。
1．3主要材料（1）混凝土桥面板采用50号钢纤维混凝土，墩身采用40号混凝土，承台采用30号混凝土，桩基采用25号混凝土，桥面调平层采用40号聚丙烯纤维网混凝土。
4第四章钢与混凝土组合梁
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） 。 两者的组合作用是靠焊在钢梁上，浇筑在混凝土板中的剪切连接件来实 现的。剪切连接件的种类与计算如第一章所述。钢梁可以用轧制型钢或 焊接型钢，例如工字钢、槽钢。槽钢经常用作楼盖、平台或阳台的边梁 （见图4.3），可以获得平整的外表面。
（4）组合梁在施工阶段的承载力计算 1）钢梁的受弯承载力 在弯矩 M x 作用下，钢梁的正应力应满足
Mx f xWnx
（4.9）
在弯矩 M x和 M y 共同作用下，钢梁的正应力应满足
My Mx f xWnx yWny
（4.10）
M y —分别为绕x轴和y轴的弯矩（对工字形截 其中 M x 、 面，x轴为强轴，y轴为弱轴）；
（2）荷载短期效应设计时用的截面特征计算：
1）钢梁的截面特征 钢梁截面积
A bt tt bbtb hwtw
（4.2）
钢梁中和轴至钢梁顶面的距离
0.5bt tt2 hwtw (0.5hw tt ) bbtb (tt hw 0.5tb ) yt A
钢梁中和轴至钢梁底面的距离
混凝土翼缘的有效宽度be可按下式计算 ：
第四章钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形验算
第四章钢筋混凝⼟受弯构件的应⼒、裂缝和变形验算第四章钢筋混凝⼟受弯构件的应⼒、裂缝和变形验算对钢筋混凝⼟构件，除应进⾏承载能⼒极限状态计算外，还要根据施⼯和使⽤条件进⾏持久状况正常使⽤极限状态和短暂状况的验算。
第⼀节抗裂计算桥梁构件按短暂状况设计时，应计算其在制作、运输及安装等施⼯阶段，由⾃重和施⼯荷载等引起的应⼒，并不应超过规范规定的限值。
施⼯荷载除有特别规定外均采⽤标准值，当进⾏构件运输和安装计算时，构件⾃重应乘以动⼒系数，当有组合时不考虑荷载组合系数。
在钢筋混凝⼟受弯构件抗裂验算和变形验算中，将⽤到“换算截⾯”的概念，因此，本章先引⼊换算截⾯的概念，然后依次介绍各项验算⽅法。
4.1.1 换算截⾯依据材料⼒学理论，对钢筋混凝⼟受弯构件带裂缝⼯作阶段的截⾯应⼒计算作如下假定：1、服从平截⾯假定由钢筋混凝⼟受弯构件的试验可知，从宏观尺度看平截⾯假定基本成⽴。
据此有同⼀⽔平纤维处钢筋与混凝⼟的纵向应变相等，即：s c εε= （4.1-1）2、钢筋和混凝⼟为线弹性材料钢筋混凝⼟受弯构件在正常施⼯或使⽤阶段，钢筋远未屈服，可视为线弹性材料；混凝⼟虽为弹塑性体，但在压应⼒⽔平不⾼的条件下，其应⼒与应变近似服从虎克定律。
故有c c c E εσ=，s s s E εσ= （4.1-2）3、忽略受拉区混凝⼟的拉应⼒钢筋混凝⼟构件在受弯开裂后，其受拉区混凝⼟的作⽤在计算上可近似忽略。
将式（4.1-1）代⼊式（4.1-2）可得：c s c c c E E εεσ==''因为 s ss E σε=所以 s ES c s sc E E σασσ1'== （4.1-3）其中：ES α－钢筋与混凝⼟弹性模量之⽐，即c s ES E E =α。
为便于利⽤匀质梁的计算公式，通常将钢筋截⾯⾯积s A 换算成等效的混凝⼟截⾯⾯积sc A ，依据⼒的等效代换原则：1、⼒的⼤⼩不变：换算截⾯⾯积sc A 承受拉⼒与原钢筋承受的拉⼒相等。
混凝土桥课件 第四章 RCB预应力混凝土简支梁
梁端适当扩大； 桥规规定不小于14cm或上下翼缘板梗胁间腹板高的 1/20（有预箍）、1/15（无预箍） 4 下翼缘形状与尺寸：主要取决于力筋布置。
重心尽量靠下 管道净距满足规定 注意张拉端锚具 5 主梁荷载与内力计算：基本同钢筋混凝土梁。
2 力筋类型 高强钢丝、钢铰线、粗钢筋。 常用强度不低于850MPa IV级以上的精轧螺纹钢 近年来也多用高强、低松弛钢铰线。
3 力筋线形和力筋“绝缘”的目的和做法
＊直线形和折线形 ＊折线形合理高但工艺复杂。 ＊多用直线形，端部、分批把硬质塑料管套在钢铰线
上绝缘，防止端部上翼缘混凝土开裂。
4 先张法梁抗剪
普通钢筋 （T20MnSi A3）
箍筋：跨中-1/8 2肢
φ10 @ 200mm
1/8- 1/16支座 加密 φ10 @ 100mm
1/16-梁端 4肢 φ10 @ 80mm
下翼缘处： 最下排预应力筋处 10根φ8纵 向非预应力筋，增强正截面抗裂性
为增强下翼缘的纵向抗裂性 设间距 100mm φ8封闭箍筋
2 30m跨T梁 梁长2996cm、梁高175cm 梁中心距 160cm（较大跨度180 cm） 上翼缘宽 158cm， 跨中腹板 16cm 下面有马蹄宽36cm 端部腹板 36cm
3 30m跨工形组合截面 5cm预制板做现浇桥面底模， 主梁力筋7φ5钢铰线 XM或QM锚具 预制部分（主梁、横隔板、桥面板）C50 现浇部分C30
第4章 预应力钢筋混凝土简支梁
第一节 后张法预应力混凝土简支梁标准设计及构造 第二节 先张法预应力混凝土简支梁标准设计简介 第三节 其他形式预应力混凝土简支梁简介 第四节 后张法预应力混凝土简支梁设计与计算 第五节 预应力混凝土简支梁的制造及架设
钢-混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析
钢-混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析胡少伟;喻江【摘要】双箱钢-混凝土组合梁结构是一种新型钢-混凝土组合结构，具有较好的应用前景。
为研究该种组合梁的结构性能，并分析其强度和刚度的主要影响因素，设计了两根组合梁模型进行试验研究。
通过测试其跨中截面应变、纵向挠度、承载能力等参量来分析该组合梁的荷载应变曲线、荷载挠度曲线等。
借助有限元软件ANSYS 建立了组合梁的三维空间有限元模型，考虑材料非线性，对该组合梁模型进行了有限元分析。
分析结果与试验结果的比较分析表明，两者吻合良好，表明该研究对工程应用具有一定的指导作用和参考价值。
%The double - box steel - concrete composite beam structure is a new type of steel - concrete composite structure that has wide application prospect. In order to further investigate the mechanical performance of the composite structure and analyze the influential factors of strength and stiffness,two specimens model beam were designed and studied. Through the measuring pa-rameters such as the strain of mid - span cross - section,longitudinal deflection and bearing capacity,the loading - strain curve and loading - deflection curve were analyzed. By consideration of the material nonlinearity,a 3D model for the composite beam is established and analyzed by ANSYS. Finally,the comparative analysis between experimental test and finite element simulation is conducted,which shows a high correlative agreement with each other. This research has a certain guidance and reference value for engineering application.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】6页(P50-55)【关键词】双箱组合梁;试验研究;有限元模拟;对比分析【作者】胡少伟;喻江【作者单位】南京水利科学研究院材料结构研究所，江苏南京 210024;南京水利科学研究院材料结构研究所，江苏南京 210024; 河海大学土木与交通学院，江苏南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TV335钢-混凝土组合结构经过近100 a的研究和发展，因其具有良好的受力性能已广泛应用于交通工程、桥梁工程、高层建筑工程等领域。
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V图
A1 A2
A1 n1 nf A1 A2
nf
A2 n2 nf A1 A2
有较大集中力作用时抗剪连接件布置
【例题4-4】试按弹性和塑性方法分别设计例 题4-1中组合梁的抗剪连接件数量，抗剪连接 件采用Q235钢φ16×70栓钉。 解： M
m1
A1
m2
m1 m2
A2
A1 A2
E s I c d P Es I s dx 2 vdc , I 0 I s I c E E d P d vdc P 2 教材P89式 Es I0 vdc dx 2 dx Es I0 4-82有误
◆滑移微分方程
①弹性方法
n A1 N vc , N vc 0.43As f c Ec 0.7 Asf 0.7 1.67As f
②塑性方法
4.6级栓钉
c n f Vs Nv , Vs min fA, fc be hc1
作业
P98
习题1 ③分别按弹性方法 和塑性方法计算确 定栓钉数量。
Psu 0.5 As f c Ecm f su As
混凝土抗压强度 混凝土弹性模量平均值
4.8.5 抗剪连接件的承载力计算 1.栓钉连接件 ◆实心混凝土翼板
我国《钢规》基于统计回归分析，得出 当栓钉长径比≥4时的单颗栓钉抗剪承载力计 算公式：
N vc 0.43As f c Ec 0.7fAs
d E dC 1 dT s dc dx E s Ac dx E s As dx
dC dT 又 v dx dx
EC
dMc dMs P vdc , dx dx 2
dMs dMc d 又 E dx E s I s dx E s I c dx
计算公式
fA nr N vc A 2f
c M Mu ,r nr Nv y1 fAy2
4.9 混凝土翼板的设计及构造要求
混凝土翼板受多种应力作用，处于复杂 的应力状态。应主要考虑翼板的纵向抗剪能 力是否满足要求。
验算公式
Vl 1 Vul 1
翼板可能发生纵向剪坏的界面
解读详P87
4.10.1 组合梁变形特点及分析 2. 滑移附加挠度分析 ◆简化假定 ①钢梁与混凝土板交界面上的水平剪力与相 对滑移成正比； ②钢梁和混凝土翼板具有相同的曲率并分别 符合平截面假定； ③忽略钢梁与混凝土翼板间的竖向掀起作 用，相对滑移定义为同一截面处钢梁与混 凝土翼板间的水平位移差。
4.10.1 组合梁变形特点及分析 2. 滑移附加挠度分析 0.66nsVu ◆滑移微分方程
Hale Waihona Puke 4.10 组合梁正常使用阶段验算
涉及挠度验算和负弯矩区段裂缝宽度验算 两个问题。 4.10.1 组合梁变形特点及分析 1. 组合梁变形特点 组合梁的实际挠度大于换算截面按结构 力学方法计算的弯曲挠度。
◆交界面滑移产生附加挠度 ◆混凝土翼板收缩徐变使挠度增大 ◆混凝土翼板受拉开裂形成变截面刚度 ◆剪力滞后估计不准确对变形的影响 ◆温度作用对变形的影响 ……
据假定 pv Ks
一个连件间距范围内剪力
单个栓钉极限 抗剪承载力
单位长度水平剪力 v v x
同一截面栓 钉个数ns
p
dx
任务：建立微分方程
相对滑移s s x
i
简支组合梁挠度计算模型
◆滑移微分方程
微段梁变形模型
y1
hc d c y1 2
◆滑移微分方程
对混凝土翼板和钢梁分 别取 X 0有 dC 混凝土板C vdx C dC 0 v dx 教材P89式 dT 同理, 钢梁 v （4-74）有误 教材缺此式 dx
强屈比，4.6级栓钉1.67
4.8.5 抗剪连接件的承载力计算 1.栓钉连接件 ◆压型钢板混凝土组合板 破坏模式有别，连接件抗剪承载力更低， 依其板肋与钢梁的关系，应乘以不同的折减系 数βv。
实心混凝土板
压型钢板混凝土组合板
栓钉破坏模式
4.8.5 抗剪连接件的承载力计算 2.槽钢连接件 在不具备栓钉焊接设备条件下采用。
4.8.7 部分抗剪连接组合梁承载力计算 ◆正截面承载力计算公式
nr N vc x f c be
nr Nvc
4.8.7 部分抗剪连接组合梁承载力计算 ◆正截面承载力计算公式
c fA n N c r v X 0 n N f A f A A A r v 2f c M 0 M Mu,r nr Nv y1 fAy2
4.8.4 抗剪连接件的构造要求 ◆连接件一般要求 P77,P78 ◆栓钉连接件的要求 ◆槽钢连接件和弯筋连接件的构造要求
4.8.5 抗剪连接件的承载力计算 1.栓钉连接件 ◆实心混凝土翼板
依据推出试验，主要考虑两种破坏形式。 1971年Fisher给出的单颗栓钉抗剪承载力计算 公式：
栓钉截面 栓钉极限抗拉强度
tb
Mc tb
hc
2
EC
E s Ac
P89式（4-79）有误
T tt y1 E s As
轴力拉应变 弯矩压应变
◆滑移微分方程
定义 tb与 tt 之差为滑移应变 T s s tb tt d c E s Ac E s As
第四章 钢-混凝土组合梁
主要内容
◆抗剪连接件设计 ◆混凝土翼板的设计及构造要求 ◆组合梁正常使用阶段验算
4.8 抗剪连接件设计
4.8.1 抗剪连接件的受力性能
◆刚性连接件 ◆柔性连接件 ◆完全抗剪连接 ◆部分抗剪连接
连接件的变形
典型剪力-滑移曲线
栓钉破坏后的变形状况
界面处受栓钉挤压混凝土的断痕
G ,Q
g ,q g ,q
G ,Q
m1
m2
A2
m1
m2
A2
m3
m4
Vh max A 1
m1剪跨 总剪力 m1剪跨连 接件数量
Vh max A1
1 A1 Vh max m1 2 A1 n1 c Nv
A3
A4
A1 A2 n1 c , n2 c , Nv Nv
4.8.6 抗剪连接件布置方式 1.按塑性理论计算
采用栓钉等柔 性抗剪连接件，在 极限状态下各剪跨 段内的抗剪连接件 的受力几乎相等。
连续组合梁剪跨段划分
正弯矩区段剪跨 纵向剪力设计值
Vs min fA , f c be hc1
Vs f st Ast
负弯矩区段剪跨 纵向剪力设计值
各剪跨段内抗剪连接件数量
n f Vs N vc
4.8.6 抗剪连接件布置方式 1.按塑性理论计算
梁式试验参考论文 蔡楠等 组合梁连接件（栓钉）剪切滑移的试验研究
4.8.3 栓钉的材性要求及试验方法
正视
侧视
俯视
方式二：欧洲规范4的标准推出试件
主要有连接件弯剪破坏和连接件附近混凝土受压 劈裂破坏两种形式。
4.8.3 栓钉的材性要求及试验方法 ◆试验结论
推出试验比梁式试验所得栓钉抗剪承载力低， 但偏低不多，用推出试验承载力设计偏于安全。 讨论： 为何推出试验比梁式试验所得栓钉抗剪承载力低？ 推出试验中栓钉的受力状态与正弯矩作用下组 合梁中的受力状态较为一致，但在负弯矩作用下， 组合梁中混凝土翼板受拉，抗剪连接件的刚度和极 限承载力比推出试验得到的结果低。因此，需要对 负弯矩区栓钉的抗剪承载力进行折减（据《钢规》， 中间支座乘0.9、悬臂乘0.8折减系数）。
vdc P 2 E 1 于是s dc v v Es I0 E s Ac E s As 1 Es d c2 E Pdc 1 d c2 1 Pdc 1 I A A v 2 I E I A v 2 I c s 0 s 0 0 0 0 2 I 0 Pdc Pdc 1 dc A v 2 E I A1v 2 0 s 0
4.8.7 部分抗剪连接组合梁承载力计算
Mu/Muf Ms/Muf
r nr n f Mu与r的关系曲线
当r<0.5时，可能发生抗剪连接件剪断的脆性 破坏，故要求设计部分抗剪连接组合梁必须满足 r≥0.5。
4.8.7 部分抗剪连接组合梁承载力计算
部分抗剪连接组合梁的极限抗弯承载力 计算方法与完全抗剪连接组合梁相似。 ◆计算假定 ①抗剪连接件具有充分的塑性变形能力； ②计算截面应力呈矩形分布，混凝土翼板中 的压应力达到抗压强度设计值，钢梁的拉、 压应力分别达到强度设计值； ③混凝土翼板中的压力等于最大弯矩截面一 侧抗剪连接件所能够提供的纵向剪力之和； ④忽略混凝土的抗拉作用。
4.10.1 组合梁变形特点及分析
组合梁挠度 e i
按换算截面计算的挠度 滑移附加挠度
2. 滑移附加挠度分析 ◆分析思路
①简化问题提出假定→②微段梁滑移变形模型 →③由微段梁静力平衡条件、④物理条件和⑤变形 条件→⑥建立滑移变量s的微分方程→⑦求解微分方 程并由边值条件确定方程解系数→⑧建立滑移变量s 与附加挠度的关系→⑨得出附加挠度公式→⑩对附 加挠度公式进行简化。
对混凝土翼板和钢梁分 别取 M 0有
vhc rdx dMc rdx dMs Vc ，Vs vy1 2 2 dx 2 dx
hc 据梁剪力图有Vc Vs P 2 , 又据图4 42有d c y1 2 dMc dM s P vdc dx dx 2
◆滑移微分方程
Ms Mc E Mc Es 据假定有 , E E s I s Ec I c Es Ic Ec dMs dMc d E dx E s I s dx E s I c dx