钢混凝土组合梁2015
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钢一混凝土组合梁施工技术嘿,咱今儿就来聊聊钢一混凝土组合梁施工技术。
这可真是个了不起的玩意儿啊!你想想看,那钢和混凝土,就像两个好兄弟,各自有各自的本事,结合在一起那就是强强联手啊!钢呢,坚固又有韧性,就像个大力士,能扛起好多重量;混凝土呢,稳重踏实,像个可靠的卫士。
它们组合在一起,那建筑就变得既牢固又可靠啦。
施工的时候啊,可得小心谨慎。
就好比搭积木,得一块一块稳稳地放好。
首先呢,得把钢构件准备好,这就像是给房子搭骨架,得保证这骨架结实、笔直。
然后就是安装啦,这可不是随随便便就能安好的,得找好位置,不能有一点儿偏差。
这要是歪了一点儿,那可就麻烦大啦!接着就是混凝土的事儿了。
这混凝土可不能瞎糊弄,得按照比例调好,稀了稠了都不行。
就像做饭一样,盐放多了咸,放少了没味。
然后要精心浇灌,让它和钢构件紧紧拥抱在一起,成为一个密不可分的整体。
在这个过程中,每一个细节都不能马虎。
焊接得牢固吧?螺栓得拧紧吧?这些看似小小的事情,可都关系到整个工程的质量呢!要是不认真对待,那以后出了问题可就追悔莫及啦。
你说这钢一混凝土组合梁施工技术是不是很神奇?它让建筑变得更加坚固耐用,能为我们遮风挡雨。
这就像是一个魔法,把钢和混凝土变成了一座坚固的城堡。
而且啊,这项技术还在不断发展进步呢!就像我们人一样,要不断学习,不断成长。
说不定以后还会有更厉害的材料、更先进的施工方法出现呢!到时候,我们的建筑会变得更加了不起。
咱再回过头来想想,要是没有这项技术,那得少建多少漂亮的高楼大厦啊!那些宏伟的桥梁、壮观的场馆又怎么能出现呢?所以说啊,这钢一混凝土组合梁施工技术可真是太重要啦!它让我们的生活变得更加美好,更加丰富多彩。
总之呢,钢一混凝土组合梁施工技术就是建筑领域的一颗璀璨明星,照亮了我们的生活。
我们可得好好珍惜它,让它为我们创造出更多的奇迹呀!。
钢箱混凝土板组合梁设计说明一、概述本桥平面位于R=820右偏圆曲线上,纵面位于2.58%的上坡上,桥梁中心桩号为N5K111+763,本桥主桥采用跨径组合为:1×76m 钢箱混凝土板组合梁,起点桩号为N5K111+724.5,终点桩号为N5K111+801.5,桥台下部采用扩大基础。
二、设计规范与技术标准1、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)2、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发【2007】358 号)3、《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002)4、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)5、《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)6、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)7、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)8、《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)9、《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)10、《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)11、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)12、《公路交通安全设施施工规范》(JTG F71-2006)13、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-01-2006)14、《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)15、《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》(JTG/T D64-01-2015)16、《钢-混凝土组合桥梁设计规范》(GB50917-2013)17、《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T 722-200818、《钢筋混凝土用钢第二部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)19、《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591-2008)20、《公路桥梁盆式支座》(JT/T 391-2009)21、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-201722、《铁路钢桥制造规范》Q/CR 9211-201523、《钢结构焊接规范》(GB 50661-2011)24、《钢结构工程施工规范》(GB 50755-2012)25、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205-2012)26、《桥梁用结构钢》(GB714-2015)三、技术标准1、设计荷载:公路-Ⅰ级2、桥面宽度:0.5 米(护栏)+11.25 米(行车道)+0.5 米(护栏)=12.25 米3、桥面铺装:10cm 厚沥青混凝土桥面铺装+防水层+18cm 厚C50钢纤维混凝土桥面板;3、地震动峰值加速度:0.3g4、环境类别:I类四、主要材料1、混凝土(1)桥面采用C50钢纤维混凝土,垫石为C50小石子混凝土,墩台盖梁、承台、挡块及桥台背墙、搭板、护栏均为C30混凝土,扩大基础采用C25片石混凝土,台背回填采用C25混凝土。
钢-混凝土组合梁的施工要点及管理摘要:钢-混凝土组合结构以其承载力高、抗震性能好、混凝土延性好、耐火性能好、施工简便以及造价经济合理等一系列优点而广泛应用于高层和超高层建筑中。
其中在钢-混凝土组合梁截面中,主要由混凝土受压,钢梁受拉,节约了材料,并能有效提高层高,显著降低地基荷载的特点,目前得到较多的研究及应用。
本文就某项目的钢-混组合梁施工要点进行了分析研究。
关键词:钢-混凝土组合梁、梁柱节点、节点区混凝土施工、保护层引言:钢-混组合结构是新兴起的一种结构类型。
在同一构件中将型钢与混凝土材料紧密组合成为一个整体,共同承受荷载。
在大型、高层及重型建筑结构中,与钢筋混疑土结构相比,减小了构件体积、增大使用空间和减轻地基荷载、节约木模及相应支撑,同步节约混凝土用量,有更好的抗震性能及免除构件中的预埋件。
较钢结构相比则大大节省钢料。
我国的钢-混组合结构应用起步于20世纪50年代,从桥梁结构开始,对高强混凝土组合梁等展开了试验和理论分析的研究工作。
工程实践表明,推广应用钢一混凝土组合结构符合我国基本建设的国情。
一、钢-混组合梁简述钢-混凝土组合梁主要通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件(栓钉、槽钢、弯筋等),抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移,使之成为一个整体而共同工作。
按构造形式,可分为三种类型:一是压区为混凝土,拉区为钢梁的混凝土板与钢梁(型钢、组合桁架、组合扁梁)组合的钢-混组合梁;二是混凝土包钢的钢-混组合梁;三是钢包混凝土钢-混组合梁。
现在在实际应用的比较多的就是混凝土包钢的钢-混组合结构。
除了能在结构上将二者的优点结合在一起,从截面组成上充分发挥了混凝土与型钢材料各自的特点,混凝土处于受压区(正弯矩区段),钢梁主要处于受拉区,两种不同材料都能充分发挥各自的长处,受力合理,节约材料。
将钢筋混凝土板与钢梁组合成整体,使钢筋混凝土板成为组合梁的一部分,因此比非组合梁承载能力显著提高,同时钢筋混凝土板组合成为全梁的一部分,因此在同样大小钢梁的情况下,比非组合梁竖向刚度明显提高。
钢混凝土组合梁课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解钢混凝土组合梁的基本概念、结构特点和工程应用。
2. 掌握钢混凝土组合梁的材料性能、受力特性及设计原则。
3. 了解钢混凝土组合梁施工工艺及质量控制要点。
技能目标:1. 培养学生运用理论知识,分析钢混凝土组合梁受力和变形的能力。
2. 提高学生运用相关软件,进行钢混凝土组合梁结构设计和施工图纸绘制的能力。
3. 培养学生解决实际工程中钢混凝土组合梁问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱专业,树立正确的工程观念。
2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。
3. 增强学生的环保意识和责任感,关注工程对社会和环境的影响。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标旨在使学生在掌握钢混凝土组合梁基本理论、设计与施工方法的基础上,提高解决实际工程问题的能力。
通过本课程的学习,使学生具备以下具体学习成果:1. 能够阐述钢混凝土组合梁的基本原理和工程应用。
2. 能够运用理论知识,分析钢混凝土组合梁的受力和变形。
3. 能够独立完成钢混凝土组合梁的设计和施工图纸绘制。
4. 能够针对实际工程问题,提出合理的解决方案。
5. 培养学生的专业素养、团队协作能力和责任感。
二、教学内容1. 钢混凝土组合梁基本概念与结构特点- 混凝土与钢材的材料性能- 钢混凝土组合梁的定义及分类- 钢混凝土组合梁的结构优势及应用领域2. 钢混凝土组合梁受力特性与设计原则- 受力分析基本理论- 钢混凝土组合梁的受力特性- 设计原则与规范要求3. 钢混凝土组合梁施工工艺与质量控制- 施工准备与工艺流程- 钢筋混凝土梁与钢梁的组合连接技术- 施工质量控制要点与验收标准4. 钢混凝土组合梁设计方法与软件应用- 设计流程与步骤- 相关设计软件介绍与操作- 设计实例分析与讨论5. 钢混凝土组合梁工程案例分析- 实际工程案例介绍- 案例分析及解决方案- 学生分组讨论与成果展示教学内容依据课程目标,结合教材章节,确保科学性和系统性。
钢-混凝土组合梁设计原理钢-混凝土组合梁是一种制作工艺复杂的结构形式,它将钢材和混凝土材料组合在一起,充分发挥了钢材和混凝土的优势,以实现更高的强度和刚度。
其设计原理主要包括以下几个方面。
1. 功用组合:钢-混凝土组合梁的设计目标是使钢材和混凝土共同发挥作用,使其相互补充。
其中,钢材主要承担拉应力和剪应力,而混凝土主要承担压应力。
通过合理的设计和构造,双材料的作用协调一致,达到最佳的力学性能。
2. 强度设计:在设计钢-混凝土组合梁时,一般会根据要求确定梁的强度等级和承载力指标。
通过结构力学的计算和分析,确定梁的截面尺寸,并进行判断是否满足强度要求。
钢材和混凝土的配筋设计也是设计的重要内容之一,以保证梁的承载能力和安全性。
3. 刚度设计:钢-混凝土组合梁的刚度设计主要考虑梁在使用过程中的挠度和变形问题。
通过合理选择梁的截面形状和尺寸,以及增加适量的钢材配筋,可以有效提高梁的刚度和扭转刚度,减小变形和挠度。
4. 断面设计:钢-混凝土组合梁的横截面形状和尺寸设计直接影响梁的承载力和刚度。
常见的断面形式有T型梁、I型梁和箱形梁等。
在选择断面形式时,应根据结构要求和构造条件,考虑梁的受力特点,合理确定梁的高度、宽度和配筋方式。
5. 界面连接:钢-混凝土组合梁的界面连接是保证梁的协同工作的关键。
常见的连接方式有焊接、螺栓连接和粘结连接等。
在界面连接设计中,应考虑接触面的刚度和强度要求,以及连接后的受力状态,确保连接处不会出现失效或破坏。
总之,钢-混凝土组合梁的设计原理是在满足结构强度和刚度要求的前提下,通过合理地组合钢材和混凝土材料,使其协同工作,发挥各自的优势。
这种组合方式可以有效提高梁的承载能力、刚度和变形控制能力,使结构更加安全可靠。
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。
工超声波探伤方法和探伤结果分级》(GB11345)的规定,焊缝射线探伤应符合《金属熔化焊焊接接头射线照相》(GB/T3323)的规定,磁粉探伤应符合《无损检测焊缝磁粉检测》(JB/T 6061)的规定。
(3)当采用射线、超声波、磁粉等多种方法检验的焊缝,必须达到各自的质量要求,该焊缝方可认为合格。
(4)进行局部超声波探伤的焊缝,当发现裂缝或较多其他缺陷时,应扩大该条焊缝探伤范围,必要时延至全长。
进行射线探伤或磁粉探伤的焊缝,当发现超标缺陷时应加倍检验。
(5)焊接材料除进厂时必须有生产厂家的出厂质量证明外,并应按现行有关标准进行复验,做好复验检查记录。
八、施工要点有关桥梁的施工工艺、材料要求及质量标准,除按《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)、《钢结构工程施工规范》(GB50755-2012)有关条文办理外,还应特别注意以下事项:1、钢梁制作(1)钢—混凝土组合结构桥梁钢梁承担单位应根据设计文件的技术要求、《公路桥涵施工技术规范》、《铁路钢桥制造规范》、《钢结构工程施工规范》、《钢结构工程施工及验收规范》及其它相关国家标准,编制详细的钢梁制造工艺方案。
为确保钢梁制造加工的质量,制造工艺方案必须通过专家评审后方可执行。
(2)承担单位应根据接头形式编制焊接工艺评定试验,并编制详细的焊接工艺评定报告,确定合适的焊接坡口尺寸、合理的焊接工艺和焊接参数,选择有效的措施控制焊接变形和降低焊接残余应力。
焊接工艺评定试验也必须通过专家评审后方可执行。
(3)钢梁可在变截面位置分段,在工厂制造,预拼检验合格后,分节段运抵桥位或工地钢梁存放场。
钢梁分段时,顶底板与腹板拼接焊缝错开距离必须满足规范要求,且分段接头不应布置在应力最大位置。
(4)钢材应按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态,每10 个炉(批)号抽检1 组试件,且应抽取每种板厚的10%(至少1 块)进行超声波探伤,检验不合格的钢材不得使用。
连续钢混组合梁负弯矩抗裂解决对策摘要:近年来,钢混组合梁的使用越来越多,钢混组合梁不仅具有良好的受力性能,而且继承了钢结构和混凝土结构各自的施工性能、耐久性、经济性等方面优点。
对于连续组合梁而言,在负弯矩区钢结构上翼缘和混凝土桥面板受拉,下翼缘钢梁受压,没有很好地发挥混凝土和钢材的力学特性,易出现开裂问题,负弯矩区的混凝土板很快因开裂退出工作。
本文提供了几种常用的连续组合梁负弯矩抗裂解决对策。
关键词:组合梁负弯矩抗裂组合梁也叫结合梁、叠合梁,组合梁就是同一断面中既有钢结构,又有混凝土结构,通过剪力键将钢、混凝土两种材料结合在一起,共同承受荷载。
由于钢桥面的疲劳耐久性破坏以及铺装破坏,通常上缘桥面部分采用混凝土板,下缘采用钢结构。
近年来,钢混组合梁的使用越来越多,钢混组合梁不仅具有良好的受力性能,而且继承了钢结构和混凝土结构各自的施工性能、耐久性、经济性等方面优点。
对于简支组合梁,混凝土桥面板受压,下翼缘钢结构受拉,完美的发挥了混凝土的抗压性能和钢结构的抗拉性能。
对于连续组合梁而言,在负弯矩区钢结构上翼缘和混凝土桥面板受拉,下翼缘钢梁受压,没有很好地发挥混凝土和钢材的力学特性,易出现开裂问题,负弯矩区的混凝土板很快因开裂退出工作。
开裂后使组合梁的刚度减弱,混凝土开裂后会导致防水层的破坏,裂缝较大时有害介质会通过裂缝渗入到混凝土中,严重腐蚀混凝土,锈蚀钢筋,严重降低了组合梁的耐久性,增加维护养护工作的困难,且这些破坏难以发现和修复。
一、连续钢混组合梁常用抗裂措施介绍连续组合梁,最难处理的就是中支点上缘混凝土开裂问题,钢梁和混凝土桥面板结合后,中支点根据钢梁、混凝土桥面板的刚度进行弯矩分配,活载、温度都较难改变中支点的负弯矩。
要想解决中支点桥面板开裂问题,可以从减少中支点恒载负弯矩和增强中支点混凝土桥面板抗裂性能的角度出发。
目前,国内外设计组合梁时常见抗裂措施主要有以下几种:1)先简支后连续:采用先简支后连续的施工方式,先进行钢梁分段架设,钢梁中支点段架设后先不与跨中段进行焊接,使钢梁处于分段简支状态,浇筑跨中混凝土桥面板,再进行钢梁中支点段的焊接,最后浇筑中支点处桥面板。
钢-混凝土组合梁2015钢-混凝土组合梁(以下简称组合梁)是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型梁,通常其肋部采用钢梁,翼板采用混凝土板,两者间用抗剪连接件或开孔钢板连成整体。
抗剪连接件是钢梁与混凝土板共同工作的基础,它沿钢梁与混凝土板的交界面设置。
两种材料按组合梁的形式结合在一起,可以避免各自的缺点,充分发挥两种材料的优势,形成强度高、刚度大、延性好的结构形式。
近几年,钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明,它不仅可以很好地满足结构的功能要求,而且还具有良好的技术经济效益。
钢-混凝土组合梁的特点钢-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。
钢-混凝土组合梁发展钢-混凝土组合梁结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构,其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构并列,已经扩展成为第五大结构(组合结构),它是通过连接件把钢梁和混凝土板连接成整体而共同工作的受弯构件。
在荷载作用下,混凝土板受压而钢梁受拉,充分发挥钢材与混凝土的材料特性,实践表明,它兼顾钢结构和混凝土结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益,将成为结构体系的重要发展方向之一,作为组合结构体系中重要的横向承重构件的钢-混凝土组合梁在建筑及桥梁结构等领域必将具有广阔的应用前景。
其发展过程大致经历以下四个阶段:1、20世纪20年代--30年代。
萌芽阶段。
钢一混凝土组合梁的研究始于1922年,MackayMH在加拿大Domion桥梁公司进行了两根外包混凝土钢梁试验,同时英国国家物理实验室也进行了外包混凝土钢梁的试验,随后在30年代中期出现了钢梁和混凝土翼板之间的多种抗剪连接构造方法,可以看到处于萌芽阶段的研究主要集中于考虑防火需要的外包混凝土钢梁及实用连接件的研究,而未考虑两者的组合工作效应,这一阶段探索性的研究为后续钢-混凝土组合梁的蓬勃发展奠定了一定的基础。
2、20世纪40年代~60年代。
发展阶段这一阶段是组合梁发展的第二阶段,在这一阶段,许多技术先进的国家对组合梁开展了比较深入的试验研究,对组合梁的分析基本上按照弹性理论进行分析,并制定了相关的设计规范和规程,使得组合梁的应用在科学指导下逐渐普及。
3、20世纪60年代~80年代,全面研究,实用阶段由于钢-混凝土组合梁具有广泛的应用前景,组合梁的研究工作进一步得到深化,在总结以往研究和应用成果的基础上,进一步改进和完善了组合梁的有关设计规范或规程,组合结构的应用和发展逐步成熟,几乎日趋赶上钢结构的发展,并广泛重视,研究工作重点也由简支梁研究转而开始了连续梁的研究,由完全剪力连接转为部分剪力连接;由考虑允许应力设计方法转为考虑极限状态设计方法;由弹性理论分析转为塑性理论分析。
4、20世纪80年代至今,深入研究,推广应用,完善规范阶段这一阶段相继出现了预制装配式钢-混凝土组合梁、叠合板组合梁、预应力钢-混凝土组合梁、铜板夹心组合梁等多种新的结构形式。
同时对组合梁在使用中所产生的问题以及新材料、新工艺的应用开展了更加细致的研究,并由线弹性向非线性,由平面向空间结构等方面进行了发展。
钢-混凝土组合梁分析与研究方法1、分析方法组合结构的应用和研究至今已有近百年的历史。
目前分析方法可以分为解析法、半解析法以及有限元法。
(1)解析法:该法视为精确法,但计算工作量大,难以考虑滑移影响。
(2)半解析法:该法难以考虑滑移效应对结构刚度性能的折减。
(3)有限元法:组合梁更为广泛的是采用有限元分析方法,主要分为3类:1)按空问板壳单元进行完全的三维空间分析;2)按空问或者是平面梁计算;3)在普通梁单元基础上考虑滑移,以初等梁节点的6个自由度为基础.增加自由度以考虑组合梁界面滑移,按换算后的组合梁截面梁段单元计算。
该方法虽然能够考虑界面滑移的影响,但是难以考虑梁结构其他的变形特征及其对组台梁性能的影响。
2、研究方法组合的发展过程中,国内外的许多学者大多以实验为基础进行相应的理论研究,归纳起来他们的研究方法主要为以下三种:(1)线弹性法:该法是由Newmark,Siess和Viest提出的经典的线弹性方法。
它假设组合梁的三部分都处于材料的线弹性阶段。
(2)刚塑性法:与上述方法相对,Ysra和Chapman提出了刚塑分析法,该方法考虑三部分完全塑性,主要用于计算组合梁的极限承载力(3)混合法:在工程实践中,上述两种方法都体现了应用的局限性,鉴于此,Oehlers 和Sved提出了一种“混合法”,该方法在考虑接件塑性的同时,认为组合梁中钢梁和混凝土翼板是完全弹性的。
钢-混凝土组合梁的新发展近年来兴起的钢管(圆钢管、方钢管、矩形钢管)砼结构,因其良好的受压性能而在建筑结构的桩、柱、桥梁结构等领域得到广泛的应用,它靠钢管的套箍作用使砼处于三向受压状态而提高结构受压承载力,而钢管内存在混凝土,防止了薄壁钢管的局部失稳,使钢材的抗压强度得以充分发挥. 故而钢管砼受压构件的受压性能和承载力得以被广泛研究. 随着钢管砼受压砼结构的研究及工程应用的广泛开展,研究人员开始研究方(矩形)钢管混凝土受弯构件的受力性能及承载力. 研究表明,将混凝土填入钢管或者箱形截面中形成的钢-混凝土组合构件,具有很高的强度和延性,这是由于混凝土限制了钢管截面的局部挠曲. 同时,在钢材和砼的截面面积相同时,改变截面的高宽比,可以显著提高构件的刚度和构件的抗弯能力,但是截面屈服后,随着截面高宽比增大,构件M—¢曲线下降段在加剧. 显然,在满足构件刚度和抗弯能力前提下,采用较小宽厚比可以得到较好的屈服变形能力. 这类构件在桥梁工程中得到广泛应用,其材料费用也只是常规钢桥工程主要费用的15 % -20 %.在我国,砼箱梁桥早已应用于桥梁结构,砼箱梁桥具有良好的抗扭特性,钢箱梁同样具有混凝土箱梁的特点. 基于对上述问题的认识,近年来兴起了一类具有钢箱梁特征,又能充分发挥混凝土特性且不易开裂、钢板受压不会出现局部失稳的新型组合梁,以下介绍几个有代表性的研究成果.1、钢箱-混凝土组合梁图1为钢箱-混凝土组合梁是一个分上下两室的钢箱梁截面,在上面室内浇灌混凝土,在梁的受压区类似于钢管混凝土,在受拉区则类似于矩形钢箱梁. 这种组合梁的优点是解决了叠合梁形式钢-混凝土组合梁中钢- 混凝土粘结及横向稳定等问题. 但对于多跨连续梁的中间支座,此处受力性能与上述优点相反,还存在很多问题有待研究.图1、钢箱-混凝土组合梁截面示意图2、冷弯U型钢-混凝土组合梁图2是一种新型钢砼组合大梁,U 型钢可一次冷弯成型,亦可由两种冷弯型钢组合在一起,钢板厚度不变,主要用于桥梁工程的承重梁.图2冷弯U形钢-混凝土组合梁截面示意图由于组合梁腹板采用U 型钢截面,该钢截面可以用钢板冷弯成形,焊缝连接少,可以大批量生产,因此比较经济,连续梁跨中截面翼缘用钢筋混凝土板,中间支座截面用预应力砼结构,在其中浇灌混凝土,形成一个整体截面组合梁. 试验研究表明,该多跨连续梁整体工作性能良好,在跨中截面受力性能类似于组合梁,而在跨间支座截面受力性能类似于预应力砼组合梁. 梁腹板中填充砼可以阻止其受压时腹板的局部压曲(纵弯).研究表明,这种新型组合梁具有足够的抗弯承载力和变形能力,用于桥梁结构是可行的.3、轻钢-混凝土组合梁截面如图3 所示. 它是由薄壁板材(如压型钢板)或冷弯薄壁构件(如卷边槽钢)和混凝土组成并共同工作的一种结构形式,由于轻钢- 混凝土组合结构充分发挥了钢材和混凝土的材料性能,从而使其具有一系列优点. 试验研究表明,轻钢- 混凝土结构梁具有较好的工作性能,钢梁底面和侧面的卷边可有效改善钢梁和混凝土之间的粘结性能,而且裹在混凝土中的卷边和肋越多,粘结性能越好. 对于钢梁底部配纵向钢筋的轻钢- 混凝土组合梁,可能出现粘结面的剪切破坏. 另外,对于一般建筑工程构件,应考虑防火构造配筋问题,因此应采取措施提高粘结性能. 而且,若不配纵筋,这种构件的跨度及跨高比太小,工程实用性受到限制。
图3、轻钢-混凝土组合梁截面4、帽型截面钢- 混凝土组合梁图4是将钢板焊成或冷弯成U 型截面作为梁肋,在U 型截面肋部和上翼缘中浇捣砼,形成钢-混凝土T 形组合截面的构件以共同承受外荷载. 在多跨连续梁中,跨中截面翼缘用普通砼板,中间支座截面翼缘用预应力砼板,形成预应力砼组合梁. 在土木工程中,这种帽型截面钢- 混凝土梁由于内部填充砼,使得构件既增加截面刚度,又防止钢梁单独作用时因腹板高而薄容易产生局部失稳破坏,降低梁高度以增加房屋净空,并且减少模板的施工量,可加快施工进度,具有良好发展前景. 在我国,为提高组合梁的承载力,进一步节约钢材,扩大组合梁的弹性工作范围,提高疲劳强度,以及调整连续梁中负弯矩的内力的分布,减少组合梁的变形和扩大组合梁的跨度,采用预应力组合梁成为发展主要方向.图4、帽形截面钢-混凝土组合梁截面5、新型钢-闭口压型钢板混凝土组合梁由传统的叠合梁形式的钢- 混凝土组合梁和普通压型钢板组成的楼盖体系,要求布置较密的工字钢梁支撑其上的普通压型钢板,工字钢梁的间距由压型钢板跨度控制,间距为3-3.6 m,此外,随着跨度增大,正常使用极限状态(变形、振动)成为组合梁截面设计的控制因素,因而组合梁截面高度显著增大. 为解决上述问题,作者提出一种新型钢- 混凝土组合梁(楼盖)体系,它对叠合梁形式钢- 混凝土组合楼盖做了如下改进:截面由两部分构成T 形截面,上部为闭口型承压钢板并现浇混凝土,下部为U型钢构件. 首先,将钢板焊接成U 形截面作为梁肋(底钢板一般采用15-25 mm 厚钢板,腹板采用厚为4 !8 mm 薄钢板冷弯成槽形截面. U 型截面外形轮廓截面高与截面宽之比为0. 5 !1 的扁梁),在U 型截面的底钢板内侧面焊有抗剪销钉,并配有一定防火构造纵筋. 其次,将上翼缘压型钢板变为闭口型钢承板或预制预应力砼多孔板,支承在U 型截面翼缘上,其上为混凝土现浇层,其中配双向分布钢筋,在组合截面配横向分布拉结钢筋. 再在U 型截面肋部及上翼缘中浇砼,形成钢- 混凝土组合截面(见图5 ).图4新型钢-闭口压型钢板混凝土组合梁这种组合梁截面除了具有叠合形式钢- 混凝土组合梁的优点外,还具有如下主要优点:具体设计时只需要改变U 型截面及底钢板厚度,便可满足结构承载力(抗剪、抗弯)及变形的要求;截面配有一定的防火构造纵筋,保证结构在火灾情况下不会倒塌;截面配有横向分布拉结钢筋,增强了混凝土和U 形截面的整体作用. 这种新型结构体系是一种工业化建筑体系,是将建筑工程新技术(新型闭口钢承板、钢箱梁研究成果)应用加以整合研究,是一种具有较大跨高比优势的组合梁,理论研究表明,这种组合梁在土木工程中具有较高的工程应用价值,代表组合梁的发展方向.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。