組合結(jié)構(gòu)橋梁第1～3章課件

西南交通大學研究生課程組合結(jié)構(gòu)橋梁主講：趙燦暉教授聯(lián)系電話南交通大學研究生課程主講：趙燦暉教授一、組合結(jié)構(gòu)入門作者：聶建國出版社：人民交通出版社教材參考資料一、組合結(jié)構(gòu)入門作者：聶建國教材參考資料一、組合結(jié)構(gòu)入門1.1組合結(jié)構(gòu)的分類組合結(jié)構(gòu)狹義：疊合梁（或組合梁）

受壓區(qū)以混凝土作為主要

受力材料，受拉區(qū)以鋼作

為主要受力材料廣義：疊合梁，混合結(jié)構(gòu)，鋼管

混凝土結(jié)構(gòu)，波形鋼腹板

結(jié)構(gòu)，混合-組合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)：由鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)組合而成的新型結(jié)構(gòu)一、組合結(jié)構(gòu)入門1.1組合結(jié)構(gòu)的分類組合結(jié)構(gòu)狹義：疊合梁（或一、組合結(jié)構(gòu)入門1.2組合結(jié)構(gòu)的特點1.疊合結(jié)構(gòu)（梁）混凝土板受拉受壓疊合梁在受壓區(qū)使用混凝土結(jié)構(gòu)，受拉區(qū)使用鋼結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了混凝土抗壓強度高的優(yōu)點，避免了在受拉區(qū)使用混凝土，充分發(fā)揮了鋼、混凝土兩種材料的優(yōu)點。一、組合結(jié)構(gòu)入門1.2組合結(jié)構(gòu)的特點1.疊合結(jié)構(gòu)（梁）混凝土一、組合結(jié)構(gòu)入門1.疊合梁用途：簡支梁、連續(xù)梁、斜拉橋，中承式拱橋橋道梁重慶觀音巖長江大橋疊合梁一、組合結(jié)構(gòu)入門1.疊合梁用途：簡支梁、連續(xù)梁、斜拉橋，中承一、組合結(jié)構(gòu)入門就截面形式而言可分為：板梁、箱梁、桁架梁由至少2片鋼主梁和混凝土板構(gòu)成，橫梁一般采用鋼結(jié)構(gòu)，主要有梁式和桁架式兩種，需注意的是混凝土頂板既是主梁的一部分，也是橋面板組合板梁1.疊合梁一、組合結(jié)構(gòu)入門就截面形式而言可分為：板梁、箱梁、桁架梁由至一、組合結(jié)構(gòu)入門多箱截面單箱雙室單箱雙室?guī)舯塾芍辽?片鋼主梁和混凝土板構(gòu)成，鋼主梁可為開口箱也可為閉口箱，可根據(jù)需要設置成多種截面形式，十分靈活，同樣地混凝土頂板既是主梁的一部分，也是橋面板閉口鋼箱開口鋼箱雙箱截面互通匝道橋采用的斜置雙向截面組合箱梁混凝土1.疊合梁一、組合結(jié)構(gòu)入門多箱截面單箱雙室單箱雙室?guī)舯塾芍辽?片鋼主一、組合結(jié)構(gòu)入門與組合箱梁相比，只是將鋼箱換為了桁架，由于桁架的用鋼梁較大，目前一般在公、鐵兩用橋中使用，但桁架可以散件拼裝，適應山區(qū)不便于大件運輸?shù)奶攸c，在山區(qū)大跨度橋梁中有發(fā)展?jié)摿?。組合桁架梁鋼桁架混凝土板1.疊合梁一、組合結(jié)構(gòu)入門與組合箱梁相比，只是將鋼箱換為了桁架，由于桁一、組合結(jié)構(gòu)入門混合結(jié)構(gòu)是指在結(jié)構(gòu)的不同部分分別使用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，并通過鋼-混結(jié)合部將兩種結(jié)構(gòu)連接為整體的結(jié)構(gòu)。與疊合梁的區(qū)別：整個結(jié)構(gòu)鋼、混凝土兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但在同一截面內(nèi)仍為同一種材料。2.混合結(jié)構(gòu)鋼梁混凝土混凝土湖北鄂東長江大橋邊跨混凝土梁截面中跨鋼箱梁截面鋼混結(jié)合段一、組合結(jié)構(gòu)入門混合結(jié)構(gòu)是指在結(jié)構(gòu)的不同部分分別使用鋼結(jié)構(gòu)和一、組合結(jié)構(gòu)入門重慶觀音巖長江大橋2.混合結(jié)構(gòu)鋼梁混凝土板鋼梁橫隔板疊合梁截面一、組合結(jié)構(gòu)入門重慶觀音巖長江大橋2.混合結(jié)構(gòu)鋼梁混凝土板鋼一、組合結(jié)構(gòu)入門2.混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)用途十分廣泛，除用于斜拉橋主梁外，還可用于連續(xù)剛構(gòu)橋（主梁）、拱橋（主拱）、斜拉橋、懸索橋橋塔等南京長江三橋鋼-混凝土混合索塔一、組合結(jié)構(gòu)入門2.混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)用途十分廣泛，除用于斜拉一、組合結(jié)構(gòu)入門2.混合結(jié)構(gòu)重慶石板坡大橋——混合梁連續(xù)剛構(gòu)重慶菜園壩大橋——混合結(jié)構(gòu)拱橋特點：在跨度大的中跨（或一部分）采用鋼梁，減輕自重，增大跨越能力，邊跨采用混凝土結(jié)構(gòu)保證邊中跨平衡，也充分發(fā)揮了鋼、混凝土兩種材料的優(yōu)點。一、組合結(jié)構(gòu)入門2.混合結(jié)構(gòu)重慶石板坡大橋——混合梁連續(xù)剛構(gòu)一、組合結(jié)構(gòu)入門3.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由外包的鋼管和管內(nèi)混凝土構(gòu)成，主要用于以受壓為主的結(jié)構(gòu)中，如拱橋、橋墩一、組合結(jié)構(gòu)入門3.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由外包的鋼管一、組合結(jié)構(gòu)入門3.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)特點：以鋼管包裹混凝土大幅改善了混凝土的性能；鋼管既作為結(jié)構(gòu)的一部分也是混凝土施工的模板，在施工時只需安裝重量較輕的鋼管結(jié)構(gòu)，解決了大跨拱橋，高墩的吊裝問題，大大簡化了施工。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展迅猛，目前在主梁中也開始應用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，并形成了鋼管混凝土疊合結(jié)構(gòu)一、組合結(jié)構(gòu)入門3.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)特點：以鋼管包裹混凝土大幅一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)波形鋼腹板結(jié)構(gòu)以波折形鋼腹板取代混凝土箱梁中的混凝土腹板形成的組合結(jié)構(gòu)，通過波折鋼腹板接頭與混凝土頂、底板連接，在大跨和中等跨度主梁中均有中應用波形鋼腹板一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)波形鋼腹板結(jié)構(gòu)以波折形鋼腹一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)波形鋼腹板梁從根本上解決了大跨混凝土箱梁的腹板開裂問題，減輕了結(jié)構(gòu)自重，由于波折鋼腹板軸向剛度小，提高了作用于頂?shù)装宓念A應力效率。波形鋼腹板梁發(fā)源于平腹板梁，但平腹板梁易在主壓應力的作用下屈曲，若設置加勁又將使結(jié)構(gòu)復雜化，采用波折鋼增大了面外剛度，解決了穩(wěn)定問題一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)波形鋼腹板梁從根本上解決了一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)波形鋼腹板梁的發(fā)展正方興未艾，在日本、韓國得到了較為廣泛的應用，在我國正處于快速發(fā)展之中，先后修建了南京滁河大橋等橋梁中得到應用，在正在設計的汶九高速、雅康高速中也擬大規(guī)模使用一、組合結(jié)構(gòu)入門4.波形鋼腹板結(jié)構(gòu)波形鋼腹板梁的發(fā)展正方興未一、組合結(jié)構(gòu)入門5.組合混合結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)的一部分使用疊合梁，在其余部分使用混凝土梁，或鋼梁，形成組合混合結(jié)構(gòu)。目前主要用于斜拉橋中疊合梁混凝土梁一、組合結(jié)構(gòu)入門5.組合混合結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)的一部分使用疊合梁，在一、組合結(jié)構(gòu)入門5.組合混合結(jié)構(gòu)根據(jù)工程需要在結(jié)構(gòu)的不同部分靈活使用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)已成為橋梁設計的一種基本思想，也給工程師提供了充分發(fā)揮其構(gòu)思的空間，組合結(jié)構(gòu)是目前橋梁工程中發(fā)展最為活躍的領域之一。疊合梁鋼梁一、組合結(jié)構(gòu)入門5.組合混合結(jié)構(gòu)根據(jù)工程需要在結(jié)構(gòu)的不同部分一、組合結(jié)構(gòu)入門6.組合結(jié)構(gòu)橋梁的研究內(nèi)容組合結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)行為：如研究疊合簡支梁的剛度、剪力滯，混合梁斜拉橋的穩(wěn)定，鋼管混凝土拱橋地震響應剪力鍵（抗剪連接件）：如剪力栓釘?shù)牧W性能（承載能力，剛度），PBL連接件的力學性能，新型連接件的研發(fā)鋼-混接頭：如混合結(jié)構(gòu)的鋼-混結(jié)合部構(gòu)造、力學行為、設計方法，疊合梁混凝土板與鋼梁的連接一、組合結(jié)構(gòu)入門6.組合結(jié)構(gòu)橋梁的研究內(nèi)容組合結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)行二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則組合結(jié)構(gòu)的設計方法主要有容許應力法和極限狀態(tài)法兩類，目前以極限狀態(tài)法為主，無論哪一種設計方法，其原則都已為大家所熟知組合結(jié)構(gòu)橋梁所采用材料主要是鋼和混凝土兩類，混凝土和普通鋼材（含鋼筋）的力學性能也是大家所熟知的內(nèi)容，這里我們只對高性能鋼材做一介紹至于組合結(jié)構(gòu)橋梁所需考慮的荷載及其組合，所采用的支座與鋼結(jié)構(gòu)橋梁、混凝土結(jié)構(gòu)橋梁并無差異，這里也不做介紹二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則組合結(jié)構(gòu)的設計方法主要有容許應力法和二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則高性能鋼材高屈服點鋼材（屈服強度大于685MPa）屈服點與厚度無關(guān)鋼材抗層狀撕裂鋼低預熱厚鋼板高強超厚鋼板耐候鋼不銹鋼2.1.高性能鋼材二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則高性能鋼材高屈服點鋼材（屈服強度大于二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則耐候鋼：是具有良好耐腐蝕性的鋼材耐腐蝕機理：在鋼材表面生成致密的氧化層，從而阻礙了腐蝕介質(zhì)的滲入，除耐大氣腐蝕的耐候鋼外，還有耐海水腐蝕、耐鹽蝕耐候鋼我國耐候鋼種：Q235GNH、Q345GNH、Q390GNH，GNH為高耐候，GNHL為含Cr、Ni元素，塑性性能更好一些注意：耐候鋼在焊接時，焊縫也必須是耐候的，否則焊縫會成為薄弱環(huán)節(jié)二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則耐候鋼：是具有良好耐腐蝕性的鋼材二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則不銹鋼：是具有良好耐腐蝕性的鋼材耐腐蝕機理：在鋼材表面生成穩(wěn)定、透明的氧化鉻鈍化層優(yōu)點：免維護缺點：價格高昂，焊接不便，沒有屈服臺階目前在橋梁工程中應用較少鋁合金：具有重量輕、韌性好、疲勞強度高、耐腐蝕的優(yōu)點，但彈性模量小，焊接不便，且價格相對較高二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則不銹鋼：是具有良好耐腐蝕性的鋼材二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則2.2.橋面板有效寬度就本質(zhì)而言疊合梁是一個內(nèi)部無限次超靜定結(jié)構(gòu)，靠近鋼梁位置剛度大，分擔荷載多，從而形成靠近鋼梁腹板處混凝土板應力大，向兩側(cè)應力逐漸減小的應力分布形態(tài)，即存在剪力滯后1.問題的提出二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則2.2.橋面板有效寬度就本質(zhì)而言疊合二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則2.2.橋面板有效寬度計算時若按曲線分布的應力進行將是十分復雜的，因此期望用一個矩形分布的應力去代替，這個矩形應力圖的寬度即為有效寬度二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則2.2.橋面板有效寬度計算時若按曲線二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則2.2.橋面板有效寬度等效原則：（1）等效后的最大應力與原最大應力相等（2）等效后的力相等（HIJK的面積與ABCDE面積相等）二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則2.2.橋面板有效寬度等效原則：二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則有效寬度的影響因素：（1）鋼梁間距與跨度之比（2）荷載形式；（3）受力階段（彈性、塑性）（4）約束條件（簡支、連續(xù)、懸臂、邊支座、中支座）（5）截面特征（是否有承托，板厚）2.有效寬度計算方法目前各國規(guī)范有效寬度的計算方法均按彈性階段為依據(jù)，當組合梁截面達到極限狀態(tài)時，大部分已進入塑性，截面應力的分布更均勻，因此按彈性階段得到的有效分布寬度計算極限承載力是偏于安全。二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則有效寬度的影響因素：2.有效寬度計算二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（1）公路規(guī)范的計算方法公路規(guī)范的計算方法引自EuroCode4，適用范圍：僅適用于受彎為主的主梁（簡支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)），對于主梁以受壓為主的斜拉橋需進行專門研究跨中及中間支座處bei=Le/8≤bi，bi為最外連接件至相鄰鋼梁中線的距離，或為最外連接件至自由邊的距離。二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（1）公路規(guī)范的計算方法跨中及中間支二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則bei=Le/8≤bi，Le等效跨度，簡支梁為支座中心線間的距離，連續(xù)梁中跨為0.7跨度，連續(xù)梁邊跨為0.85倍跨度，負彎矩段為相鄰兩跨跨度之和的0.25倍，懸臂梁為跨度的兩倍。邊支座處：Le邊跨等效跨度，其余符號意義同前二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則bei=Le/8≤bi，Le等效跨度二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則可以看出，由于約束條件的不同，跨中、邊支點、中支點處有效寬度是不同的。當用于結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算時，有效寬度均按跨中有效跨度取值（簡支、連續(xù)），懸臂梁按支座處取值，但進行截面驗算時則應考慮不同截面取用不同有效寬度二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則可以看出，由于約束條件的不同，跨中、二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（2）建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的計算方法建筑規(guī)范考慮了承托的影響和板厚的影響，跨中及中間支座處b0板托頂部寬度（書上圖有誤），當板托傾角α小于45O時按45O計，無板托時取鋼梁上翼緣寬度。b1梁外側(cè)的計算寬度，取主梁跨度的1/6和翼板厚度6倍中的小值，且b1<s1b2梁內(nèi)側(cè)的計算寬度，取主梁跨度的1/6和翼板厚度6倍中的小值，且b2<s0/2有板托無板托二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（2）建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的計算方法跨中及中二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（3）英國BS5400規(guī)范的計算方法BS5400按表格的形式給出有效寬度考慮的因素包括荷載形式，寬跨比。表中b為鋼梁腹板間距，基本上采用在腹板間距b的基礎上乘以一個小于1的系數(shù)的形式。二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（3）英國BS5400規(guī)范的計算方法二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（3）英國BS5400規(guī)范的計算方法BS5400還規(guī)定：（1）對于有自由邊的情況，有效寬度取0.85ψb,b為腹板中心線至自由邊的距離（2）l：對于懸臂梁取懸臂長度；對于一般情況取支座間距（3）同時明確指出，不適用于受壓的情況二、組合結(jié)構(gòu)橋梁設計原則（3）英國BS5400規(guī)范的計算方法三、抗剪連接件（shearconnector）1.抗剪連接件的作用及要求3.1抗剪連接件（也稱剪力鍵，傳剪器）的基本受力性能混凝土板的I=0.000667，EI=23000鋼梁I=0.011，EI=2310000混凝土板+鋼EI=2333000混凝土板的I=0.000667，EI=23000鋼梁I=0.011，EI=2310000混凝土板+鋼EI=3381000無連接件有連接件三、抗剪連接件（shearconnector）1.抗剪連接三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能無連接件有連接件作用1：連接件承擔了混凝土板與鋼梁界面的剪力，協(xié)調(diào)混凝土板與鋼梁的變形，將混凝土板與鋼梁組合在一起共同工作，是組合梁得以實現(xiàn)的關(guān)鍵三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能作用2：連接件需承擔混凝土板的上掀力，保證鋼、混凝土變形的曲率相同，這也是二者變形協(xié)調(diào)共同工作的重要條件局部放大局部脫空由于混凝土板與鋼梁剛度不同，導致其變形的曲率不同，在局部可能出現(xiàn)脫空，導致鋼與混凝土不能協(xié)調(diào)工作鋼梁混凝土板三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能組合結(jié)構(gòu)對連接件的要求：1.能夠傳遞混凝土板與鋼梁間的剪力2.能夠提供混凝土板與鋼梁間的抗拔力，保證鋼與混凝土變形曲率相同3.施工方便三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能2.連接件分類剛性連接件：優(yōu)點：連接件剛度大，鋼與混凝土間的相對滑移小，截面的應變分布更接近平截面假定。按剛度可分為剛性連接件和柔性連接件剛性連接件三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能缺點：（1）混凝土局部應力大，可能因此而導致混凝土板先于整體結(jié)構(gòu)破壞，沒有充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的作用，極限承載力不一定較柔性連接件高，（2）破壞比較突然。荷載滑移曲線-荷載作用下鋼與混凝土間的相對錯動量-表征連接件延性的重要指標三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能缺點：（3）各連接件剪力分布很不均勻，連接件的布置需根據(jù)剪力圖進行，導致了連接件布置復雜化彈性階段各連接件剪力分布不均勻，明顯與結(jié)構(gòu)的剪力分布有關(guān)塑性階段各連接件剪力分布逐漸趨于均勻，但不均勻度仍很明顯三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能缺點：連接件變形明顯，混凝土與鋼有明顯的滑移，組合梁的剛度較剛性連接件小。柔性連接件三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能柔性連接件優(yōu)點：（1）盡管鋼與混凝土間存在滑移，組合梁的極限承載力并

不一定比剛性連接件?。?）連接件延性好，改善了組合梁的破壞形態(tài)

（3）連接件剪力分配均勻，可分段均勻布置彈性階段各連接件剪力分布塑性階段各連接件剪力分布三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能影響連接件承載力的其他因素混凝土強度：是影響的因素之一剪力主要由靠近根部的混凝土承受，應力水平較高，但由于混凝土受到周圍的約束，強度會提高橫向鋼筋：橫向鋼筋起到分布鋼筋的作用，將剪力分散到一個較大的區(qū)域橫向鋼筋通常布置在略低于連接件頂面的位置三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能試驗方法實體推出試驗與實際結(jié)構(gòu)受力相似的試驗梁式試驗外露連接件推出試驗需特別說明的是，不同的試驗方法有不同的適用范圍，必須根據(jù)不同的研究目的選用主要用于考察組合結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)部分的性能，不能用于連接件性能試驗3.連接件試驗方法三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能實體推出試驗型鋼混凝土板推出試驗是考察連接件性能最為常用的方法，從試件形式來說可以分為2類標準推出試驗EuroCode4對試件尺寸，施工方法，試驗方法都有嚴格的規(guī)定P48三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能實體推出試驗深埋推出試驗（1）兩種試驗方法得到的承載力、極限滑移量均不同。原因是兩種試驗連接件的受力不同（下一頁）。（2）標準推出試驗對于疊合梁剪力件具有較好的效果，得到的承載力略低于梁式試驗，適用于疊合梁，但是否適用于混合梁仍有爭議。（3）深埋推出試驗首先用于混合結(jié)構(gòu)PBL連接件性能的試驗，效果良好。（4）對于組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)，其連接件的試驗方法是否需要區(qū)別，是目前的熱點之一鋼板混凝土連接件這一方法有我校開發(fā)，首先用于南京三橋鋼-混結(jié)合段試驗三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能實體推出試驗個人觀點：兩種推出試驗區(qū)別在于連接件受力狀態(tài)不同，標準推出試驗連接件受剪、拉，而深埋推出試驗以受剪為主，顯然標準推出試驗對于疊合梁是適宜的。P/2P/2標準推出試驗深埋推出試驗PP/2P/2混凝土板薄，易彎曲，混凝土板與鋼結(jié)構(gòu)有可觀察到的分離，EC4要求測量分離，外掀趨勢明顯，使得連接件受剪、拉混凝土板厚，幾乎不彎曲，外掀趨勢不明顯，連接件受剪為主三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪連接件的基本受力性能梁式試驗梁式試驗是最接近疊合梁實際受力情況的試驗方法，也是最可靠的試驗方法，可以深刻揭示疊合梁加載全過程的結(jié)構(gòu)行為，但試驗成本高。最后需強調(diào)的是，連接的試驗方法選擇對其力學性能影響很大，對于疊合梁，采用標準推出試驗是適宜的，對于混合梁則需進一步研究，個人認為以深埋推出試驗為宜。三、抗剪連接件（shearconnector）3.1抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——連接件形式連接件形式栓釘連接件型鋼連接件開孔板（PBL）連接件彎筋連接件高強螺栓連接件詳細介紹概略介紹三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——連接件形式型鋼連接件型鋼連接件種類繁多，大多屬于剛性連接件，由于多數(shù)型鋼連接件不具備抗掀的能力，多數(shù)都和錨筋配合使用。三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——連接件形式型鋼連接件承壓端面承載機理：（1）有明確的承壓端面，通過混凝土的局部承壓將剪力傳遞給連接件，再由連接件傳遞給鋼梁。（2）由于是依靠局部承壓傳力，混凝土的局部抗壓成為決定因素（這是將其規(guī)為剛性連接件的主要原因）。（3）將剪力和抗掀分別由不同的部件滿足局部承壓傳力三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——連接件形式型鋼連接件由于有明確的承壓面，所以型鋼連接件通常有方向性。此類連接件延性差，施工復雜，目前已較少使用受力方向不同性能完全不同無方向性槽鋼放置方向不同，性能也完全不同三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——連接件形式彎筋連接件彎筋連接件屬柔性連接件，利用彎筋的抗拉將剪力傳遞給鋼結(jié)構(gòu)，由于鋼筋通常有屈服臺階，延性較好。但有明顯的方向性，且焊接繁雜單向受力雙向受力用于跨中受活載影響剪力可以反向的區(qū)段三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——連接件形式高強螺栓連接件高強螺栓連接件存在兩種不同的傳力機理，施工簡單，但正常使用承載力（摩擦傳力）較低，而且數(shù)量受高強螺栓間距的控制。首先依靠摩擦傳力剪力大于摩擦力并滑動后，依靠摩擦和剪切傳力三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘實心混凝土板——荷載滑移曲線剪力栓釘是目前使用最為廣泛的連接件，由圓柱和圓頭構(gòu)成，又稱圓頭焊釘，剪力釘、大頭釘，采用電弧螺柱半自動焊特點：隨著荷載的增大，滑移發(fā)展加快，并逐漸趨于水平，最大滑移量可達8mm以上，有一定的延性三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘實心混凝土板——破壞形態(tài)混凝土受壓破壞條件：混凝土強度相對栓釘?shù)?，根部混凝土局部承壓破壞，如果剪力栓釘長度不足,還會發(fā)生栓釘從混凝土中拔出影響因素：混凝土強度，剪力栓釘直徑，栓釘長度（H/d<4時）特點：延性好，這是我們可接受的破壞形態(tài)三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘實心混凝土板——破壞形態(tài)栓釘受剪破壞條件：混凝土強度高，剪力栓釘在剪力、拉力、彎矩的共同作用下斷裂、或焊縫破壞影響因素：剪力栓釘材料強度、直徑特點：有一定脆性，這是在一定程度上需避免的破壞形態(tài)三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘實心混凝土板——承載力計算以第一種破壞形態(tài)為依據(jù)，影響承載的主要因素包括（1）混凝土強度；（2）栓釘直徑（3）栓釘長度；（4）焊縫質(zhì)量采用回歸分析的方法得到以下計算公式α=(h/d)+1≤1EC4中國規(guī)范在考慮可靠度后修改了系數(shù)三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘實心混凝土板——承載力計算從上式中可以發(fā)現(xiàn)，剪力釘?shù)某休d力隨混凝土強度的提高而提高，但當混凝土強度達到一定程度后，將因剪力栓釘?shù)募魯喽茐?，這是需要避免的，為此要求式中：0.7為考慮受力狀態(tài)等因素的綜合系數(shù)，γ為屈強比，由于剪力栓釘采用ML15,屈服強度320Mpa,標準強度為400MPa，因此γ=0.8三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘實心混凝土板——承載力計算同時，當栓釘長徑比H/d<4時，還可能發(fā)生栓釘被拔出的情況，這也是需要避免的，因此，還要求為保證焊接質(zhì)量還要求：電弧螺柱半自動焊一般可滿足三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘實心混凝土板——承載力計算適用條件：（1）

（2）

（3）焊接質(zhì)量可靠三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘壓型鋼板組合板——破壞形態(tài)壓型鋼板組合梁壓型鋼板剪力釘混凝土板空腔以壓型鋼板做模板，減小了模板工作量，但給焊接帶來了麻煩。更重要的是，壓型鋼板梁在混凝土板中存在空腔，正是空腔的存在，改變了剪力釘?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)，從而改變了破壞形態(tài)縮口型三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘壓型鋼板組合板——破壞形態(tài)空腔連續(xù)板空腔由于空腔的存在使得混凝土板的下部傳遞剪力減小，主要依靠上部傳力，從而使得焊釘圓頭成為傳遞混凝土剪力的主要途徑，導致后側(cè)混凝土剪切面積減小，更容易開裂，導致其承載力降低三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘壓型鋼板組合板——滑移曲線從荷載滑移曲線可看出，壓型鋼板疊合梁中剪力栓釘承載力，不僅與混凝土強度、栓釘直徑有關(guān)，與開口形式也有關(guān)，而且，其承載力均較實心板要小，需要進行修正。三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘壓型鋼板組合板——承載力計算對于這一情況由于剪力釘圓頭處混凝土板寬度大，因此剛度較下部大，雖然肋的布置方向與前面不同，但力學性能卻相似，因此需要修正。有板托時情況類似。（1）壓型鋼板板肋平行于鋼梁或?qū)嵭陌逶O置板托時三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——剪力栓釘壓型鋼板組合板——承載力計算n0為1個肋間布置的剪力釘數(shù)量，多余3個時按3個計。（2）壓型鋼板板肋垂直與于鋼板三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——構(gòu)造開孔板又稱PBL、鋼筋混凝土榫連接件，依靠在鋼板開孔內(nèi)形成的混凝土榫及芯棒鋼筋傳遞剪力和疊合梁中的上掀力混凝土芯棒鋼筋芯棒鋼筋三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——構(gòu)造鋼板開孔和芯棒鋼筋約束混凝土使孔內(nèi)混凝土強度提高，在一定程度上提高了承載力1個PBL連接件有兩個剪切面，相當于兩個剪力栓釘=鋼板混凝土榫芯棒鋼筋三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——破壞形態(tài)其破壞形態(tài)與試驗方法密切相關(guān)（1）標準推出試驗焊縫破壞孔間鋼板屈曲孔內(nèi)混凝土被壓碎三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——破壞形態(tài)（2）深埋推出試驗鋼筋混凝土榫剪斷孔內(nèi)混凝土被壓碎孔內(nèi)混凝土被壓碎導致開孔變形芯棒鋼筋剪斷芯棒鋼筋未剪斷鋼板較薄，或孔內(nèi)混凝土質(zhì)量較差時出現(xiàn)三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——荷載滑移曲線深埋推出試件擬彈性段：鋼筋和混凝土榫共同承載，混凝土榫剪切裂縫未形成彈塑性段：鋼筋和混凝土榫共同承載，混凝土榫剪切裂縫形成并發(fā)展，剛度降低屈服段：因混凝土榫剪斷而屈服，鋼筋主要承載，剪切縫的摩擦輔助承載，剛度降低明顯彈性段剛度大，塑性段延性好，剛?cè)嵯酀?。三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——荷載滑移曲線深埋推出剪力栓釘深埋推出標準推出與剪力栓釘相比，深埋試件承載力接近，但開孔板的延性明顯較剪力栓釘要好，與標準推出試件相比，深埋試件的延性也要好得多，從力學性能來說PBL是否適用于疊合梁，值得討論三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——疲勞性能開孔板連接件的疲勞性能好，變形小三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——缺點缺點：（1）是否設置鋼上翼緣對承載力影響明顯，A的承載力較B要高（2）混凝土板被開孔鋼板所分割，影響了整體性（3）施工并不比剪力栓釘方便。（4）剛度偏大>上翼緣能約束混凝土承載力三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——用途適用范圍：適宜于混合結(jié)構(gòu)的鋼-混結(jié)合段，并不適宜疊合梁鋼塔鋼混結(jié)合段鋼梁鋼混結(jié)合段√×疊合梁三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——承載力影響因素（1）芯棒鋼筋材料強度、直徑（2）混凝土榫的直徑（鋼板開孔直徑）、材料強度（3）混凝土榫的直徑（鋼板開孔直徑）與芯棒鋼筋直徑的配合SB45-16SB45-12三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——承載力計算開孔板連接件的承載力計算，目前仍未有得到公認的公式，不同公式計算的承載力相差可達50%三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪連接件的形式及力學性能——開孔板連接件開孔板連接件——承載力計算Leonhardt公式2個剪切面綜合安全系數(shù)混凝土榫剪斷OgueJiofor公式混凝土板劈裂芯棒鋼筋的影響混凝土榫的影響鋼板厚度，試件高度公式眾多，應用時一定要分清其試驗方法、破壞形態(tài)、適用條件，否則會張冠李戴。三、抗剪連接件（shearconnector）3.2抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪連接件的構(gòu)造要求剪力栓釘連接件（1）保證焊接質(zhì)量的構(gòu)造要求（2）保證不出現(xiàn)剪力栓釘拔出的構(gòu)造要求三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪連接件的構(gòu)造要求剪力栓釘連接件（3）保證應力擴散空間和耐久性的構(gòu)造要求（1）保護層厚度不小于30mm（2）連接件外邊緣與鋼梁翼緣距離不小于20mm（3）連接件外邊緣與混凝土板翼緣距離不小于100mm其中2、3適用于其他連接件（4）避免布置過于集中，栓釘群剛度過大△L，△T分別為沿鋼梁軸線和垂直于鋼梁軸線栓釘間距三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪連接件的構(gòu)造要求剪力栓釘連接件（5）栓釘群各栓釘受力均勻的構(gòu)造要求（6）防止單個剪力栓釘剛度過大的構(gòu)造要求在橋梁工程中橋面板厚度較厚，往往是后者起作用受拉翼緣受壓翼緣三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪連接件的構(gòu)造要求開孔板連接件（1）防止開孔鋼板破壞，防止孔內(nèi)混凝土劈裂破壞（2）保證混凝土榫施工質(zhì)量（3）各連接件受力均勻的構(gòu)造要求三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪連接件的構(gòu)造要求開孔板連接件（4）保證應力擴散的構(gòu)造要求其他連接件目前已用不多，其構(gòu)造要求可自行學習，其中要尤其注意作出這些構(gòu)造規(guī)定的原因和機理三、抗剪連接件（shearconnector）3.3抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪連接件的布置基本原則（1）在任何情況下不能應連接件失效導致結(jié)構(gòu)失去承載力（2）正常使用荷載下，不允許有過大的界面滑移（3）彈性設計時，連接件應按剪力分布圖分段布置（4）塑性設計，且采用柔性連接件時，可在剪跨內(nèi)均勻布置三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪連接件的布置基本原則完全抗剪連接完全不連接部分抗剪連接鋼梁截面較弱，鋼梁的穩(wěn)定控制設計時，鋼梁需承擔施工荷載時，可采用部分抗剪連接，其余應采用完全抗剪連接，對于橋梁來說通常是前一種情況三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪連接件的布置彈性設計對于橋梁工程來說，鋼梁通常作為施工混凝土板的模板和支架，即以鋼梁為支撐澆筑混凝土板。鋼梁混凝土板二期恒載鋼梁工作截面鋼梁疊合梁施工中，僅在施工二期恒載時，以疊合梁斷面工作，即，連接件承受的恒載僅為二期恒載，由于二期恒載為長期荷載，計算截面特性時，要考慮長期效應（收縮徐變）三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪連接件的布置彈性設計活載完全由疊合梁截面承受，因此，鋼梁、混凝土板交界面的縱向剪力計算公式為三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪連接件的布置彈性設計由上式可得到主梁的剪力分布圖剪力分布分段均勻布置三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪連接件的布置塑性設計（1）劃分剪跨——以彎矩零點劃分對于剪力栓釘?shù)热嵝约袅︽I，當荷載較大時會產(chǎn)生滑移，從而使得各剪力鍵的剪力趨于均勻，因此，剪力鍵可在剪跨內(nèi)均勻布置彎矩零點彎矩最大點剪力突變區(qū)彎矩零點三、抗剪連接件（shearconnector）3.4抗剪三、抗剪連接件（shearconn