傅昶彬課件系列—組合結(jié)構(gòu)第四章 鋼-混凝土組合梁(2)

1、簡(jiǎn)支組合梁塑性承載力計(jì)算簡(jiǎn)支組合梁塑性承載力計(jì)算 連續(xù)組合梁的內(nèi)力計(jì)算連續(xù)組合梁的內(nèi)力計(jì)算 連續(xù)梁承載力計(jì)算連續(xù)梁承載力計(jì)算 基本假定基本假定 組合梁塑性抗彎承載力一般為彈性抗彎承載力組合梁塑性抗彎承載力一般為彈性抗彎承載力 的的1.251.251.351.35倍，故倍，故一般房屋結(jié)構(gòu)采用塑性承載力一般房屋結(jié)構(gòu)采用塑性承載力 計(jì)算方法。計(jì)算方法。 鋼梁和混凝土板為完鋼梁和混凝土板為完 全抗剪連接全抗剪連接 忽略混凝土受拉作用忽略混凝土受拉作用 截面應(yīng)變符合平截面截面應(yīng)變符合平截面 假定假定 鋼材和混凝土采用規(guī)鋼材和混凝土采用規(guī) 范的本構(gòu)模型范的本構(gòu)模型 鋼材鋼材混凝土混凝土 y f s y s

2、 0c cu c f c 當(dāng)塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi)時(shí)當(dāng)塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi)時(shí) 1cec hbfAf 判式：判式： hc2 當(dāng)塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi)時(shí)當(dāng)塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi)時(shí) 由極限平衡條件有由極限平衡條件有 x.hhyy xybfMM fb Af x ccs ecu ce 50 21 ys hc1+hc2 x 當(dāng)塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)時(shí)當(dāng)塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)時(shí) 1cec hbfAf 判式：判式： 忽略該受壓區(qū)忽略該受壓區(qū) 由極限平衡條件有由極限平衡條件有 忽略受壓區(qū)忽略受壓區(qū) 211 1 50 yAfyhbfMM ffhbA.A cecu cce 當(dāng)塑性中和軸位于鋼梁

3、截面內(nèi)時(shí)當(dāng)塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)時(shí) a hf bf A 0 0 0 a a a t hbA a athbA w ff wff w t 計(jì)算確定出鋼梁受拉區(qū)和受壓區(qū)的形心位置后，計(jì)算確定出鋼梁受拉區(qū)和受壓區(qū)的形心位置后， 就易求出就易求出y1和和y2 當(dāng)塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)時(shí)當(dāng)塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)時(shí) 忽略混凝土翼板對(duì)抗剪的貢獻(xiàn)。忽略混凝土翼板對(duì)抗剪的貢獻(xiàn)。 wwv thfV 當(dāng)跨中有較大集中力作用時(shí)，對(duì)鋼當(dāng)跨中有較大集中力作用時(shí)，對(duì)鋼 梁腹板某斷點(diǎn)位尚要求驗(yàn)算折算應(yīng)力梁腹板某斷點(diǎn)位尚要求驗(yàn)算折算應(yīng)力 f. ss 113 22 例題例題4-2 P63 試按塑性方法驗(yàn)算試按塑性方法驗(yàn)算P6

4、0P60例題例題4-14-1中組合梁中組合梁 的抗彎承載力和抗剪承載力。的抗彎承載力和抗剪承載力。 連續(xù)組合梁比簡(jiǎn)支組合梁有更好的經(jīng)濟(jì)效益，連續(xù)組合梁比簡(jiǎn)支組合梁有更好的經(jīng)濟(jì)效益， 當(dāng)跨度較大當(dāng)跨度較大（如橋梁結(jié)構(gòu)跨度超過如橋梁結(jié)構(gòu)跨度超過20m20m）時(shí)宜采用。時(shí)宜采用。 負(fù)彎矩區(qū)需配置鋼筋，且要重視鋼梁下部受壓負(fù)彎矩區(qū)需配置鋼筋，且要重視鋼梁下部受壓 屈曲問題屈曲問題。 連續(xù)組合梁連續(xù)組合梁 正彎矩區(qū)正彎矩區(qū)負(fù)彎矩區(qū)負(fù)彎矩區(qū) e b e b 塑性設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)彎矩區(qū)鋼梁翼緣及腹板寬厚比限值塑性設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)彎矩區(qū)鋼梁翼緣及腹板寬厚比限值 stst Af縱向鋼筋縱向鋼筋 由于由于負(fù)彎區(qū)段混凝土開裂負(fù)彎區(qū)

5、段混凝土開裂, ,導(dǎo)致內(nèi)力重分布，導(dǎo)致內(nèi)力重分布，截截 面剛度沿梁長(zhǎng)方向產(chǎn)生較大變化，精確分析較困難，面剛度沿梁長(zhǎng)方向產(chǎn)生較大變化，精確分析較困難， 現(xiàn)現(xiàn)采用簡(jiǎn)便的方式處理采用簡(jiǎn)便的方式處理，使其計(jì)算，使其計(jì)算彎矩與實(shí)際彎矩盡彎矩與實(shí)際彎矩盡 量吻合。量吻合。 開裂分析法開裂分析法 采用三段剛度方式計(jì)算內(nèi)力，即在距支座采用三段剛度方式計(jì)算內(nèi)力，即在距支座15%跨跨 度的負(fù)彎矩區(qū)段內(nèi)，忽略混凝土受力作用，其剛度由度的負(fù)彎矩區(qū)段內(nèi)，忽略混凝土受力作用，其剛度由 負(fù)彎矩鋼筋和鋼梁提供，正彎矩區(qū)段的剛度與簡(jiǎn)支組負(fù)彎矩鋼筋和鋼梁提供，正彎矩區(qū)段的剛度與簡(jiǎn)支組 合梁相同，此法適合機(jī)算。合梁相同，此法適合機(jī)

6、算。 彎矩調(diào)幅法彎矩調(diào)幅法 據(jù)據(jù)鋼規(guī)鋼規(guī)，負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)，負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)0.15，此法適合手，此法適合手 算。算。 連續(xù)組合梁塑性內(nèi)力分析是一種極限平衡分析方連續(xù)組合梁塑性內(nèi)力分析是一種極限平衡分析方 法，結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化為一系列由塑性鉸連接的剛性桿所組法，結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化為一系列由塑性鉸連接的剛性桿所組 成的破壞機(jī)構(gòu)。成的破壞機(jī)構(gòu)。 通常塑性鉸形成的次序，首先為負(fù)彎矩最大的支通常塑性鉸形成的次序，首先為負(fù)彎矩最大的支 座部位，然后是正彎矩最大的跨中。座部位，然后是正彎矩最大的跨中。 按這種模型來計(jì)算連續(xù)組合梁的極限承載力，具按這種模型來計(jì)算連續(xù)組合梁的極限承載力，具 有計(jì)算簡(jiǎn)便、材料強(qiáng)度發(fā)揮充分等優(yōu)點(diǎn)。

7、有計(jì)算簡(jiǎn)便、材料強(qiáng)度發(fā)揮充分等優(yōu)點(diǎn)。 但是，按塑性方法設(shè)計(jì)連續(xù)組合梁時(shí)，應(yīng)保證各但是，按塑性方法設(shè)計(jì)連續(xù)組合梁時(shí)，應(yīng)保證各 控制截面、尤其是負(fù)彎矩區(qū)具備良好的延性?？刂平孛?、尤其是負(fù)彎矩區(qū)具備良好的延性。 u M u M u q n l 施工時(shí)可能發(fā)施工時(shí)可能發(fā) 生的整體失穩(wěn)生的整體失穩(wěn) 負(fù)彎矩區(qū)段可能負(fù)彎矩區(qū)段可能 發(fā)生的側(cè)扭失穩(wěn)發(fā)生的側(cè)扭失穩(wěn) 介于局部失穩(wěn)介于局部失穩(wěn) 和整體失穩(wěn)之間和整體失穩(wěn)之間 可采用可采用鋼規(guī)鋼規(guī)整體穩(wěn)定公式驗(yàn)算。整體穩(wěn)定公式驗(yàn)算。 增強(qiáng)穩(wěn)定性措施增強(qiáng)穩(wěn)定性措施 當(dāng)抗剪連接件足夠時(shí)，連續(xù)組合梁的破壞主要當(dāng)抗剪連接件足夠時(shí)，連續(xù)組合梁的破壞主要 取決于各控制截面的彎矩、

8、剪力或二者的組合。取決于各控制截面的彎矩、剪力或二者的組合。 控制截面一般取在彎矩最大的截面、剪力最大控制截面一般取在彎矩最大的截面、剪力最大 的截面、有較大集中力作用的位置以及組合梁截面的截面、有較大集中力作用的位置以及組合梁截面 突變處。突變處。 按不同受力階段考慮應(yīng)力歷程。按不同受力階段考慮應(yīng)力歷程。 正彎矩區(qū)段驗(yàn)算方法同簡(jiǎn)支組合梁，負(fù)彎矩區(qū)正彎矩區(qū)段驗(yàn)算方法同簡(jiǎn)支組合梁，負(fù)彎矩區(qū) 段彎曲驗(yàn)算，忽略翼板混凝土的受拉作用，只考慮段彎曲驗(yàn)算，忽略翼板混凝土的受拉作用，只考慮 有效寬度的負(fù)彎矩鋼筋和鋼梁對(duì)承載力的貢獻(xiàn)，并有效寬度的負(fù)彎矩鋼筋和鋼梁對(duì)承載力的貢獻(xiàn)，并 將鋼筋與鋼梁的彈性模量取同一

9、值。將鋼筋與鋼梁的彈性模量取同一值。 sts stssst e AA hhhA x 1 對(duì)鋼梁中和軸取矩對(duì)鋼梁中和軸取矩 hsths1 xe 1s 2s s st st 施工施工 使用使用疊加疊加 負(fù)彎矩作用下的彈性應(yīng)力圖負(fù)彎矩作用下的彈性應(yīng)力圖 e b st A s A ys hs yst 22 2 11 ststess stessstess yAxAII hxhhy,xhy hsths1 xe 1s 2s s st st 施工施工 使用使用疊加疊加 e b st A s A ys hs yst ystssssss ss s s ss s st st st s s s s s fff I y

10、hM I hhM f I yM I yM I hM ， ， ， 2121 2 2 2 11 1 2 2 2 2 2 11 1 施工施工使用使用 1s 2s s w A fb A ft A st A 塑性中和軸在鋼梁腹板內(nèi)塑性中和軸在鋼梁腹板內(nèi) ftfbw st st AAAfAf ：判式判式 ft Af y w stst 2 4 21 SSfM s 43 50y.yAfMMM ststsu 如何確定如何確定y3？ 如何確如何確 定？定？ 塑性中和軸在鋼梁上翼緣內(nèi)塑性中和軸在鋼梁上翼緣內(nèi) fAAfAAAf: ststftfbw 判式判式 y1 yst fstfst f f f 2f yt fb

11、fAAf yX t stst t 2 0 有有由由 2 1 t stststu y yAffAfAyMM ft A fb A w A 對(duì)鋼筋合力點(diǎn)取矩對(duì)鋼筋合力點(diǎn)取矩 t b 連續(xù)組合梁連續(xù)組合梁 中間支座截面同中間支座截面同 時(shí)存在彎矩和剪時(shí)存在彎矩和剪 力作用力作用，二者具，二者具 有相關(guān)性，由于有相關(guān)性，由于 剪力的存在，受剪力的存在，受 彎承載力肯定會(huì)彎承載力肯定會(huì) 有所降低，但相有所降低，但相 關(guān)機(jī)理較復(fù)雜，關(guān)機(jī)理較復(fù)雜， 基于塑性的相關(guān)基于塑性的相關(guān) 公式尚未建立。公式尚未建立。 負(fù)彎矩區(qū)剪力負(fù)彎矩區(qū)剪力-彎矩相關(guān)曲線彎矩相關(guān)曲線 按塑性按塑性 考慮強(qiáng)化考慮強(qiáng)化 fstAst0.1

12、5fA 一般情況下剪力不會(huì)成為控制內(nèi)力，據(jù)一般情況下剪力不會(huì)成為控制內(nèi)力，據(jù)鋼鋼 規(guī)規(guī)，當(dāng)采用塑性方法計(jì)算組合梁的承載力時(shí)，當(dāng)采用塑性方法計(jì)算組合梁的承載力時(shí)， 當(dāng)負(fù)彎矩區(qū)當(dāng)負(fù)彎矩區(qū)fstAst0.15fA時(shí)，可不考慮彎剪相互作時(shí)，可不考慮彎剪相互作 用。用。 試驗(yàn)和分析表明，混凝土翼板對(duì)豎向抗剪起試驗(yàn)和分析表明，混凝土翼板對(duì)豎向抗剪起 有利作用，但一般忽略混凝土翼板的影響，只考有利作用，但一般忽略混凝土翼板的影響，只考 慮鋼梁腹板的作用。慮鋼梁腹板的作用。 wwh ftV 不考慮相關(guān)性不考慮相關(guān)性 【例題【例題4-34-3】一連續(xù)組合梁的支座截面尺寸如一連續(xù)組合梁的支座截面尺寸如 圖所示，所配鋼筋為圖所示，所配鋼筋為7 16（Ast=1407mm2） HRB335級(jí)（級(jí)（fst=300N/mm2），鋼梁為），鋼梁為Q235級(jí)級(jí) 鋼（鋼（f=215N/mm2，fv=125N/mm2）焊接截面，）焊接截面， 截面尺寸為截面尺寸為320150812，試按塑性方法，試按塑