第四章 钢-混凝土组合梁(3)

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。

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。

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。

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。

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。