钢桥——钢-混凝土结合梁

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1、第四讲——钢-混凝土结合梁结合梁的特点；结合梁的构造；结合梁的计算；结合梁的发展与存在问题。主要内容梁的受压区采用混凝土、受拉区采用钢梁，钢与混凝土之间采用剪力连接件连接的梁，又名叠合梁。Steel-concreteCompositeBeam一、结合梁的特点（1）什么是结合梁？一、结合梁的特点（2）充分发挥钢、混凝土的材料特性；梁高较砼梁小，用钢量较钢梁小、维护相对简便；刚度大、振动及噪声小，非常适宜城市桥梁；节省支架、施工方便快捷，经济指标好。适宜于承受正弯矩；长期荷载作用下，钢与混凝土之间会产生内力重

2、分布。一、结合梁的特点(3)当以结构出现时，可以是简支梁，也可以是连续梁；钢梁可以是（多片）工字钢（工民建常用），也可以是钢箱梁（桥梁常用）；高跨比可达1/25~1/30，翼板多采用混凝土大挑臂。当以加劲梁出现时，表现为多跨弹性支承的连续(桁)梁，高跨比可达1/400，钢梁可以是钢板梁（如广州鹤洞大桥、钢桁梁（如芜湖长江大桥）。1、钢梁形式：型钢、工字钢、钢箱梁、钢桁梁；梁高：取决于结构体系，比同体系得钢桥稍高；一般先分段架设钢梁，形成钢结构体系后，再铺设（浇注）混凝土桥面板；钢梁的构造、连接、油漆涂装等

3、与钢结构完全相同。二、结合梁的构造(1)2、混凝土板混凝土板多采用现浇方式，也可采用预制；混凝土多采用40号以上；为提供较宽桥面、提高中性轴，混凝土板一般较宽（必要时可施加横向预应力）。二、结合梁的构造(2)二、结合梁的构造(3)3、剪力连接件作用：将混凝土板与钢梁联成整体，共同受力；受力：抵抗钢梁与混凝土板之间的剪切力，当混凝土板较宽时还有上拔力形式：型钢、钢板、钢筋、剪力钉等；控制因素：剪切力大小、剪切相对滑移量大小，由此确定剪力连接件的数量与间距。二、结合梁的构造(4)剪力连接件的形式二、结合梁的构

4、造(5)三、结合梁的计算(1)1、基本原则：根据截面形成过程、采用换算截面及应力叠加原理、按容许应力法进行计算；2、计算阶段阶段1：钢梁架设完毕，浇注混凝土；•荷载：钢梁自重、混凝土自重；•承受荷载主体：钢梁；•计算方法：材料力学方法；•计算内容：钢梁上下缘应力σx1；σs1三、结合梁的计算(2)阶段2：结合梁形成，施加二期恒载；•荷载：二期恒载重量；•承受荷载主体：结合梁；•计算方法：将混凝土换算为钢，按材料力学方法计算；•换算面积：n=Es/Ec；Aeq=Astl+n×Acon•换算惯性矩：Iequ=

5、Istl+n×Icon•计算内容：钢梁下缘应力σx2；混凝土上缘应力σh1三、结合梁的计算(3)阶段3：后续活载作用•荷载：车辆、人群荷载等；•受荷载主体：结合梁；•计算方法：同上；•计算内容：钢梁下缘应力σx3；混凝土上缘应力σh2。汇总：钢梁下缘应力σ＝σx1＋σx2＋σx3混凝土上缘应力σh＝σh1＋σh2据此校核钢、混凝土使用状况。强度可按塑性理论分析。三、结合梁的计算(4)3、剪力连接件的计算荷载：二期恒载、活载产生的剪力Q；计算部位：结合梁支点处；单位长度结合面剪力T=Q×S/I；剪力连接件选

6、型；根据单个剪力连接件的容许抗剪能力，确定剪力连接件的数量与布置方式。四、结合梁的发展与存在问题(1)孕育期：1930年前，为防火、耐磨，将混凝土板置于钢结构之上；成熟期：1930～1970，进行了系统研究，形成规范，逐步用于房建、桥梁；发展期：1970～今，形成与混凝土结构、钢结构的三足鼎立之势；特别适用于城市桥梁、斜拉桥的加劲梁。1、发展历程四、结合梁的发展与存在问题(1)♥如何防止连续结合梁负弯矩区混凝土板的开裂问题——调整施工工序、强迫位移法调整；2、存在问题四、结合梁的发展与存在问题(2)♥如何

7、估计混凝土收缩徐变引起的结合梁长期效应（内力重分布、刚度削弱）——采用徐变换算截面法进行估算；♥剪力连接件的可靠性、施工方便性如何统一？——发展新型剪力连接件。