一级建造师市政公用工程管理与实务考试必备讲义汇编 城市桥梁篇八四

钢与混凝土组合梁11.1组合梁的应用和发展

组合梁的应用开始于本世纪（20世纪）20年代，我国从50年代开始开展组合梁的研究和应用。最初主要用于桥梁结构，自80年代以来，由于在多层及高层建筑中更多地采用了钢结构，使得组合梁在建筑结构领域也得到了长足的发展。在设计方法方面，大约在60年代以前，组合梁基本上按弹性理论设计，60年代开始逐步转变为按塑性理论设计。

组合梁是钢梁和所支承的钢筋混凝土板通过抗剪连接件组合成一个整体而共同工作的梁。组合梁能更好地发挥钢和混凝土各自的材质特点，即充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能。与单独工作的钢梁相比，组合梁的稳定性和抗扭性能均有提高，防锈和耐火性能也有所增强，可以节省钢20～40％，从而取得较大的经济效益。组合梁的整体刚度比钢梁单独工作时要大得多，挠度可减小1/3～1/2。如果保持挠度大小不变，则钢梁高度可减低15～20％，使建筑高度降低。现行《钢结构设计规范》新增加了下列主要内容：（１）连续组合梁负弯矩处的计算方法。（２）楼板为压型钢板组合板时组合梁的设计。（３）部份抗剪连接组合梁的设计。部份抗剪连接对梁的强度影响很小，只挠度增大，可节约连接件和施工费用。（４）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的折减刚度的计算方法）。

压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结构。

组合梁的组成及其工作原理

压型钢板组合梁通常由三部分组成，即：钢筋混凝土翼板、抗剪连接件、钢梁。

11.2一般规定（1）钢筋混凝土翼板——组合梁的受压翼缘；（2）抗剪连接件——混凝土翼板与钢梁共同工作的基础，主要用来承受翼板与钢梁接触面之间的纵向剪力；同时可承受翼板与钢梁之间的掀起力。（3）钢梁——在组合梁中主要承受拉力和剪力，钢梁的上翼缘用作混凝土翼板的支座并用来固定抗剪连接件，在组合梁受弯时，抵抗弯曲应力的作用远不及下翼缘，故钢梁宜设计成上翼缘截面小于下翼缘截面的不对称截面。

组合梁的工作原理1.组合梁混凝土翼板的形式组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合板或压型钢板混凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板和现浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面采取拉毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土层形成整体。压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结构。

11.3

组合梁的截面形式和翼板的有效宽度

2.钢梁的形式钢梁的形式应根据组合梁跨度、荷载、施工条件等综合考虑。一般来说，采用上窄下宽的焊接工字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也可采用热轧H型钢或普通工字钢，或在其下面加一块盖板。当跨度较大而荷载相对较小的情况，可考虑采用H型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而成的蜂窝梁。它将H型钢高度提高约50％，有较好的经济效果，而空洞又便于铺设管线。

3.混凝土翼板的计算宽度计算组合梁时，将其截面视为T形截面，上部受压翼缘为混凝土板的一部份甚至全部。由于剪力滞后的影响，混凝土翼板内的压应力分布沿宽度方向是不均匀的，所谓计算宽度（即有效宽度）实质上是指以应力均匀分布为前提的当量宽度。规范取用的组合梁混凝土翼板有效宽度，系按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定采用的。混凝土翼板的有效宽度取下式中的最小值：式中bc1、bc2——相邻钢梁间净距s0的1/2。

公式中最重要的是bc2值（有些情况bc1值与bc2值相等），世界各国或地区的规范，对bc2值的规定颇不一致，组合梁翼板的计算宽度与梁格尺寸、梁的位置（在楼盖外侧或中部）、荷载方式（均布或集中荷载）、简支单跨或连续等因素有关，只不过有些国家的规范忽略了某些因素，而其他规范又忽略另外一些因素而已。严格说来。楼盖边部无翼板时，其内侧的bc2应小于中部两侧有翼板bc2的；集中荷载作用时的bc2值应小于均布荷载作用的情况；连续梁的bc2值应小于简支梁的该值。

此外掀，各黄国规获范对增bc2的取摆值相纽奉差较锻大，慰与梁劝跨度l的关宁系从牧0.朵08亚3l（美胳国，没一侧泽有翼甲板）慈到0报.2l（日春本，联简支汉组合楚梁）烦。与弯板厚揭有关编与否月也不续尽统孙一。闻对于数日本AI香J的规换定，城有试务验证娘明，丙在低烧应力赤时是楼合适洗的，则但在唉极限暴荷载王情况孙下，翁有效崭宽度芬应予械减小妹。总的睡来看榆，我柴国规专范对优翼板扶计算最宽度薄的规务定有们些偏绩大。平由于物组合题梁混急凝土递板与愁钢梁秃之间看仅用障连接样件连腊结，意不能台考虑婆两者五完全盒粘连哄,按过理，愤其计析算宽狭度应驳小于彼全混街凝土慌的，倚但规舱范的竟规定群与《钉混凝砖土结条构设竞计规渴范》河一致陆，似淘值得孙再加汪以研寄究。混凝甜土翼羽板计敲算厚泼度的逃取值公：（1垂）对梳现浇袭混凝泡土，牧取如谋图础中的套值；（2听）对悠预制明混凝档土叠取合板较，当口按《礼混凝踏土结轮构设须计规杨范》下GB迈5穷00泻10桐的有强关规被定采烤取相者应的付构造粉措施稻后，秋可取您为预吨制板窗加现像浇层常的厚悄度；（3都）当窝采用疏压型研钢板闸作混喜凝土游底模剃时，纲若用洪薄弱战截面财的厚捧度将茧过于喇保守忠，参混照试晴验结踩果和僵美国惰资料酿，翼郊板厚省度可扎采用常有肋未处板考的总扣厚度缓。1.葛组佳合梁火截面诵的基捞本假脖定（1损）组乘合梁利截面眉变形排符合疤平面相假定拘；（2某）钢钩梁与县混凝收土翼币板之女间的盟相互缩慧连接淡可靠巡寿，虽隆然有喊微小躁的相稠对位违移，亮但可筋忽略团不计视；（3特）钢易材与属混凝爽土均糖为理例想的形弹塑秀性体坑。（4露）忽其略钢蜜筋混远凝土骑翼板繁受压建区中翅钢筋执的作适用；（5充）假客定剪勺力全遵部由讯钢梁进承受算，同床时不后考虑廉剪力咬对组凝合梁芦抗弯系承载幼力的参影响宋。11容.4各组窑合梁记的截挪面设抖计2.林组爷合梁颂的截雅面设曲计组合成梁的妙截面疗高度刚一般猴为跨短度的份1/样15溪~1畅/1朋6，旁为使短钢梁撞的抗独剪强发度与六组合燥梁的本抗弯乱强度令相协袖调，始钢梁资截面移高度加不宜后小于岭组合主梁截兆面总穴高度h的1字/2禾.5免。组合拍梁的请截面好计算衫有弹诞性分株析法禾和塑述性分池析法怠两种痕，在宋20华世纪丧50坛年代灵及以瓜前，烫组合掀梁的鸟抗弯片强度樱主要我按弹条性理臂论计狼算。任假定浮钢梁心和混添凝土汇均为灿弹性奏体，著变形辜后截次面保甲持平跌面，唐混凝带土不兰能受惭拉，叫不考香虑板砌托截致面。裤计算歉时，缎将受宏压区箭混凝领土截堪面除悠以n0，换宾算成目钢截敲面。弹性霞设计营法假辽定钢袖和混霜凝土警都是看理想摧弹塑吉性体见，因矿而截搬面始释终保币持平醉面，辩不能嘱全面甲反映晃组合谢梁的励实际盈工作口。试悼验研诱究发抱现，店弹性饿理论言对弯锹曲刚拖度和质截面框开始岸屈服凉前的惩曲率陡能给性出较趟准确吃的预升测，村但由早于收屯缩、挨徐变鸡和温肢度作泛用等碰的影吨响，绿截面做开始忆屈服捎时的罢弯矩My却过旱高地钉估计隔了1障3％舰左右波。组耐合梁宾开始骄屈服戒后的子承载护潜力屯较大攻，最嫩后破卫坏的衔极限困弯矩Mu比My大得差多，初若以疲极限雕弯矩疗为准屯，就礼显得糊弹性竞设计佳太保侦守。兽所以魂从6椒0年少代开桌始，蛮各国立对承乌受静密态荷袖载和睁间接伏承受述动态芝荷载茧的一慨般结铃构，堪均逐小渐转逗为按升简单豆塑性嫁理论深进行斑计算惯。组合漏梁的沃计算苍分两俭阶段除——握施工鼻阶段颂和使茧用阶但段。（1阔）施艇工阶程段：询钢梁鱼承受你混凝虎土和怒钢梁湾的自瞎重以爷及施讯工活离荷载京，钢树梁应沟计算厚强度贯、稳睁定性效和刚闻度。（2沫）使态用阶鲁段：袜钢梁催上的舍混凝沈土翼继板已贸终凝际形成甘组合泥梁承笨受在助使用拴期间畜的荷妈载。煮应按云钢与让混凝羊土组怖合梁核进行亩截面涛的强困度、毯刚度观及裂答缝宽泛度计使算。组合姑梁在什正弯颜矩作扯用下恶的抗溜弯强超度计燃算正弯商矩作汪用下签，组糊合梁炕的塑点性中柿和轴堡可能饭位于德钢筋期混凝娃土翼胃板内先，也们可能糠位于捞钢梁然截面凭内，回计算琴时分择两种茂情况货考虑训。（1小）当始塑性谢中和彼轴位昂于混词凝土就受压布翼板丙内，驳即Afbcehcfc时：（2袍）当烫塑性娃中和谱轴位东于钢具梁截袜面内注即Af鞭>尊bcehcfc时:组合助梁在盆负弯腥矩作国用下炉的抗祥弯强末度计摩算对连若续组某合梁带，在炎负弯励矩作政用下瞧极限醒状态蒙的一淋般特足征为睬：负歉弯矩批区混红凝土逮翼板床受拉彻开裂预后退轻出工剪作，禁同时骂混凝啦土板匆中的要纵向魂受拉泻钢筋侧达到秆或超突过屈电服应添变，件钢梁煮的拉洗区和撑压区钻大部多分也略达到智或超梦过屈准服应倘变，惹其受表力状撑态类齐似钢廉筋混续凝土蛇梁。虑我国静规范填规定正可以皆采用毅塑性清理论驱计算联抗弯栗承载耻力，晓并在种计算欢中假后定钢西梁与葬混凝城土翼谈板有锋可靠谊连接白，能糊保证浸钢筋月应力芹的充蒙分发魄挥，朝忽略怨混凝陷土抗饺拉强敌度的害贡献凳。规范柴规定骆组合站梁在估负弯屡矩作插用区弟段拉救力全浙部由摊翼板范内配兆置的驳纵向橡钢筋舱承受匠，梁的哀抗弯投强度肥应满征足下遗式的这要求打：Ms=(S1+S2)f在负咐弯矩骆作用冒下，竞组合惨梁的畜混凝帽土翼瞧板还轨应进恼行最双大裂脖缝宽碑度计静算。威因为拨连续肠组合突梁负虾弯矩猫区混纤凝土逗翼板再的工营作状红态很起接近滑于钢键筋混座凝土茎轴心恼受拉肺构件线，故携最大钩裂缝堡宽度顷的计纲算可映参照件《混惰凝土挠结构仪设计涛规范曲》进讯行。在验红算混燃凝土猜裂缝矩时，饱可仅暗按荷滨载的遗标准句组合条进行震计算材，因欧为在猾荷载迫标准注组合并下计鲁算裂泄缝的饶公式绘中已弓考虑眯了荷兵载长怜期作他用的欺影响糊。连续接组合钉梁由于警混凝砌土开款裂的寄影响框，正共负弯贝矩区艘抗弯争刚度纷有较晃大差沃异，倡相对拌于大民部分虽单一肢材料妨的梁江或钢耍筋混辉凝土勿连续锯梁，单其弯壳矩重结分布雀的程爹度较卡高，卫且在兼正常霸使用痕极限确状态赛弯矩购重分涨布就劲有很扁大发厅展。厅因此距，计惨算混拢凝土谨翼板橡中纵扔向钢僚筋时饶，应恋当考歇虑弯姿矩重腹分布半的影度响。由荷济载效科应标遭准组绒合计胀算的镇负弯剃矩区妙钢筋步应力怠可以御按下含式计虚算：由纵鹅向钢哈筋与绢钢梁件形成锅的钢闲截面秒的惯姿性矩Mk—由胀荷载耽效应术标准恰组合轮计算摄的截隙面负羽弯矩过：Mse—由泥荷载盼效应储标准押组合蔑按弹街性方仅法计座算得勉到的国连续预组合浊梁支节座负圾弯矩非值（坑按等裙截面掘计算摸）：a—连袜续组剪合梁沟支座水负弯胶矩调丑幅系页数：r—钢颗筋截荡面重芦心至倘钢筋巧和钢瓶梁形战成的男组合械截面尸塑性侨中和竭轴的勒距离飘。钢筋胖与钢俘梁的缎力比狮，f=Astfst/A源f11增.5糟部动分抗桶剪连敢接的渐组合锤梁设服计钢-蜡混凝逐土组产合梁宋的混菜凝土约板与销钢梁器之所千以能到形成宾整体摸共同速工作等，关践键是之由于证抗剪忽连接张件传壁递二使者之晶间的粉剪力学。规厅范规闹定，榴抗剪慌连接挨件应萍以控穷制截盘面间脊的区批段分港段进朱行布堂置，冬控制遭截面淡一般辽取弯抵矩最支大截画面及也零弯命矩截疗面。稼在每届个正箱弯矩幕计算谷区段艘（剪促跨）发内，朽钢梁趣与混替凝土役板交穷界面沟的纵糊向剪废力Vs取（蹄Af凉）和躺（behc1fc）中堡的较玩小值喉。在曾负弯耕矩区园段，蜻Vs等于屯钢筋借屈服令时所引能提横供的音纵向灭拉力盆Astfst。因此摘，完取全抗具剪连碑接所扯需要贱的抗嫂剪连坛接件崖数目笼为：当剪甲力连域接件件的设张置受陆构造既等原狡因影言响不罩能全虫部配唉置，宿即剪嗽跨内盗的实锅际抗扫剪连付接件子数目nr<nf，不穴足以忙承受原组合血梁上水最大持弯矩殿点和它邻近裁零弯唤矩点洪之间灯的剪芳跨区批段内援总的妙纵向欲水平练剪力计时，孙可采患用部灾分抗趣剪连喊接设斑计法蜘。国内赏外研刻究成辽果表遍明，械在承喉载力掘和变麻形都新能满讲足要没求时笨，采厕用部茫分抗键剪连肿接组众合梁焰是可号行的横。在承渣载力戚和变智形许武可的蓄条件道下，暴采用部分饲抗剪挠连接荣可以共减少后连接秃件用即量，唤降低搁造价愈并方径便施启工。科对采雀用压亲型钢筋板混节凝土宪组合李板为番翼板忠的组汉合梁惹，由英于受沟板肋传几何迟尺寸猾的限售制，精栓钉与布置胁的数绪量有洋限，闭有时滥也不爸得不损采用瓶部分孔抗剪统连接劳的设闯计方斯法。由于垄梁的像跨度李愈大膀对连书接件际柔性控性能港要求耗愈高郑，所柜以用撞这种朗方法刮设计害的组之合梁弓其跨鄙度不虽宜超飘过2艰0m蝴。对于邪单跨模简支股梁，部分此抗剪佛连接董的抗置弯强悲度计误算方迈法是执根据跌简化妨塑性托理论锋按下畜列假鉴定确顽定的佩：（1眠）在所姻计算壶截面眯左右珠两个很剪跨猎内，取连沙接件既承载嫩力设的计值堤之和nr的较催小者盘作为该混凝京土翼亭板中屈的剪你力；（2答）梁与街混凝尝土翼婚板间串产生错相对冬滑移开，以尖至混乘凝土原翼板侮与钢溉梁有各醉自的革中和轴回。部分衫抗剪敞连接镇时，粒混凝摄土翼债板受虾压区咳高度葬由抗绩剪连锄接件经能够狡提供动的最故大剪救力所纪确定多:——缘瑞部棋分抗疏剪连纳接时斩一个磁剪跨浸区的躬抗剪怪连接角件数证目；——刷每冠个抗芹剪连甜接件赶的纵注向抗键剪承认载力怨。钢梁区受压趁区面矛积为胀：A立——泛钢状梁截病面面滋积。部分芹抗剪衔连接伶时组复合梁骑截面盼抗弯鱼承载戴力为祥：y1——饱钢梁集受拉郊区截坑面形幼心至伐混凝语土翼惨板受攀压区唤形心量的距筑离；y2——遍钢梁仪受拉轰区截置面形苦心至挽钢梁茅受压屈区形材心的密距离壤。部分悔抗剪赖连接技组合哑梁在便负弯键矩作垒用区恩段的狮抗弯恶强度摧，按渴nr和Astfst两者下中的怀较小猫值计农算。目计算望略偏瞒保守丸，以贡补偿猪混凝救土的航抗拉州作用攀、钢渐筋的嫁强化颗作用肆以及领构造粘钢筋唤的作卧用。随着避抗剪艳连接案件数质目的求减少园，钢耻梁与归混凝牺土翼泰板的箭共同呜工作怒能力阀不断拘降低域，导舞致二庭者交牲界面激产生抚过大增的滑摧移，券从而踪蝶影响概钢梁记塑性密性能星的充界分发衡挥，阵并使畏构件蹈在承扣载力灵极限烧状态挺时延伍性降宅低。灾为了挠保证闭部分芝抗剪默连接晨的组帅合梁拔能有承较好逃的工赛作性蔬能，班在任专一剪撒跨区冈内，酒规范伴规定询部分秆抗剪达连接禽时连唤接件页的数索量不塔得少握于按栽完全炕抗剪五连接止设计峡时该岩剪跨陆区内勒所需提抗剪趁连接棚件总降数的50奶%，否残则将绝按单毕根钢帝梁计地算，博不考红虑组请合作促用。部分亿抗剪倾连接岛时，华组合僚梁的抗剪包连接屈件必猛须具庙有一浩定的星柔性楼，即奖理想系的塑肾性状趴态，扩因此与规范灯规定浙栓钉盼直径d22劝mm，杆删长l4d。此外伶，混踪蝶凝土汁强度晚等级纱不能追高于C4办0，以若保证烘栓钉咐工作隔时全耳截面离进入熊塑性嘱状态搂。11冰.6冒钢飞梁板耳件的凶宽厚牺比当塑制性中歉和轴意在混登凝土粥翼板狱内或把板托离内时拜，整晕个钢醉梁处养于受稿拉状趋态，骨则不逮应对鞋钢梁浆板件未宽厚堪比提演出要中求。当塑秤性中倘和轴直在钢该梁内佣时，符为保泼证截细面塑赴性能驶充分拥发展少，应弄按塑改性设富计的踪蝶规定聪控制衰钢梁娱板件型的宽僻厚比氏。受红压翼楚缘板镜的外未伸冤障度b皆与其乎厚度孕t之钞比的亚控制尸式为诸b/乘t≤鬼9。实际懒上此画规定末是偏庙于保放守的隆，因粮受压神翼缘仓焊有叨连接勺件，陪不易朗失去情局部裕稳定英。塑性德中和奥轴在派钢梁鸣内时赞，腹鉴板小深部分孩为受蚀压区脉，大另部分脉为受驾拉区假，整乱个腹班板属姨偏心票受拉似的工裳作状连态。心如果乡丰偏安答全地孝参照秆塑性善设计套时偏测心受叶压的脱控制级式，锦得腹宰板总鹊的计融算高霜度h0与其伙厚度岔tw之比竞的控晋制式际为：也可肆以将敲塑性贱中和槽轴以冰上的角受压贸区视躬为轴守心受谅压构境件的尼腹板纺，取须：式中薄h1为腹柱板受掉压区材的高益度。由于酒连续包梁内裹力重悼分配斗时负弯宗矩区钥需具芝有一州定的绩转动阻能力榨，同摆时还狗需控费制裂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