鋼混凝土合成梁

鋼混凝土合成梁利用鋼材和混凝土材料的物理和力學(xué)性能特點(diǎn)，取長補(bǔ)短，組合兩種材料形成的橋梁結(jié)構(gòu)01歷史發(fā)展基本設(shè)計(jì)應(yīng)用類型主要優(yōu)點(diǎn)目錄030204基本信息鋼混凝土合成梁，是指利用鋼材和混凝土材料的物理和力學(xué)性能特點(diǎn)，取長補(bǔ)短，組合兩種材料形成的橋梁結(jié)構(gòu)。歷史發(fā)展歷史發(fā)展鋼混凝土合成梁，是指利用鋼材和混凝土材料的物理和力學(xué)性能特點(diǎn)，取長補(bǔ)短，組合兩種材料形成的橋梁結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為，組合結(jié)構(gòu)最早產(chǎn)生于20世紀(jì)初期，當(dāng)時(shí)主要出于提高鋼梁抗火的需要，在其外側(cè)包裹混凝土形成型鋼混凝土梁。20世紀(jì)50年代前后，歐美及日本的研究者分別提出了不同形式的鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，并開始發(fā)展研究組合結(jié)構(gòu)橋梁，隨之陸續(xù)制定了一些組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指南或規(guī)范，如1959年，日本制定了關(guān)于公路橋的組合梁設(shè)計(jì)施工規(guī)范。20世紀(jì)60年代，由于第二次世界大戰(zhàn)后大量的橋梁重建，對建筑原材料的巨大需求導(dǎo)致鋼材短缺，又由于組合結(jié)構(gòu)橋梁可以充分發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)勢從而大幅節(jié)約鋼材、施工方便快捷及結(jié)構(gòu)整體性能良好等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于中小跨徑橋梁中。隨后的幾十年內(nèi)，隨著組合結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論研究及試驗(yàn)的深入開展，一些新的設(shè)計(jì)思想方法及施工工藝也逐步出現(xiàn)和發(fā)展，組合結(jié)構(gòu)橋梁基本設(shè)計(jì)理論及方法逐步發(fā)展完善，歐美及日本的主要國家均制定了較為完善的組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)施工相關(guān)規(guī)范，為推動組合結(jié)構(gòu)橋梁的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，奠定了良好的理論基礎(chǔ)。組合結(jié)構(gòu)橋梁在歐美及日本等發(fā)達(dá)國家的橋梁工程領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。在組合梁橋方面，德國于20世紀(jì)80年代前后，分別建造了大跨度的維拉（Werra）河谷公路及鐵路橋、Neuotting橋等，其跨度均在100m及以上。應(yīng)用類型應(yīng)用類型鋼與混凝土組合梁適用于橋梁結(jié)構(gòu)、樓蓋結(jié)構(gòu)或平臺結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用類型如下。普通工字鋼組合梁普通工字鋼組合梁具有以下幾種形式：①工字鋼；②工字鋼下翼緣再焊接一塊鋼板，用以增大抗拉強(qiáng)度、加大下翼緣，而形成的焊接工字鋼；③將上翼緣伸入混凝土板中，而不需要抗剪連接件的工字鋼。普通工字鋼組合粱主要用于樓蓋、平臺結(jié)構(gòu)中，其上部混凝土板可采用現(xiàn)澆混凝土板、預(yù)制混凝土板、疊合混凝土板。1.現(xiàn)澆混凝土板：整體性好，布置靈活，能滿足各種建筑平面形狀的布置要求，但現(xiàn)澆混凝土板需要現(xiàn)場支模，濕作業(yè)工作量大，適用于樓蓋結(jié)構(gòu)或平臺結(jié)構(gòu)。2.預(yù)制混凝土板：可減少現(xiàn)場混凝土的濕作業(yè)工作量，施工快，但要求預(yù)制混凝土板端在有栓釘處預(yù)留槽口，后澆筑槽口與板縫。這是保證混凝土板和鋼梁共同工作的關(guān)鍵，其澆筑質(zhì)量區(qū)接影響到混凝土板和鋼梁的整體工作性能。預(yù)制混凝土板組合粱的整體性差，傳遞水平力的能力差，現(xiàn)已很少采用。3.疊合混凝土板：構(gòu)造簡單，施工方便，受力性能好。預(yù)制混凝土板在施工階段作為模板，在使用階段則作為組合梁混凝土翼板的一部分參與受力，可用于非抗震區(qū)的樓蓋。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中常采用壓型鋼板組合樓層?；驹O(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)（1）組合梁的設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則，考慮荷載作用的基本組合、短期效應(yīng)組合和準(zhǔn)永久組合，分別考慮施工階段和使用階段兩種工況。其承載力（強(qiáng)度和連接）極限狀態(tài)設(shè)計(jì)一般采用塑性設(shè)計(jì)方法，正常使用（撓度）極限狀態(tài)設(shè)計(jì)則采用考慮組合梁滑移的彈性設(shè)計(jì)方法，還應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010）的規(guī)定驗(yàn)算負(fù)彎矩區(qū)段混凝土的最大裂縫寬度。在組合梁的承載力、撓度和裂縫計(jì)算中，可不考慮板托截面。（3）組合梁混凝土翼板的有效寬度應(yīng)按式確定：——板托頂部的寬度，當(dāng)板托傾角時(shí)，應(yīng)按計(jì)算板托頂部的寬度；當(dāng)無板托時(shí)，則取鋼梁上翼緣的寬度；、——梁外側(cè)和內(nèi)側(cè)的翼板計(jì)算寬度，各取梁跨度的1/6和翼板厚度的6倍中的較小值。此外，不應(yīng)超過翼板實(shí)際外伸寬度；不應(yīng)超過相鄰鋼梁上翼緣或板托間凈距的1/2。（3）組合梁施工時(shí)，若鋼梁下無臨時(shí)支承，則混凝土硬結(jié)前的材料重量和施工荷載應(yīng)由鋼梁承受，鋼梁應(yīng)計(jì)算其強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形。施工完成后的使用階段，組合梁承受的續(xù)加荷載產(chǎn)生的變形應(yīng)與施工階段鋼梁的變形相疊加。主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)與鋼梁和混凝土梁相比，組合梁具有以下主要優(yōu)點(diǎn)。①將鋼筋混凝土板與鋼梁組合成整體，使鋼筋混凝土板成為組合梁的一部分，相對于非組合梁，承載力和剛度均顯著提高，能有效降低梁高和房屋總高，降低工程造價(jià)。②組合梁承受正彎矩時(shí)，混凝土處于受壓區(qū)，鋼梁主要處于受拉區(qū)，兩種材料的強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮，受力合理，節(jié)約材料。③處于受壓區(qū)的鋼筋混凝土板剛度較大，對避免鋼梁的整體和局部失穩(wěn)有明顯的作用，使鋼梁用于防止失穩(wěn)方面的材料大大節(jié)省。④與鋼梁相比，組合梁用于吊車梁及橋梁等結(jié)構(gòu)時(shí)，抗疲勞睦能及抗沖擊性能有所改善。