鋼-混凝土組合梁(3)-傅昶彬課件系列

1、四川大學建環(huán)學院 2015.9傅昶彬課件系列組合結構第四章 鋼-混凝土組合梁 （3）主要內(nèi)容抗剪連接件設計混凝土翼板的設計及構造要求組合梁正常使用階段驗算 4.8 抗剪連接件設計4.8.1 抗剪連接件的受力性能剛性連接件柔性連接件完全抗剪連接部分抗剪連接連接件的變形典型剪力-滑移曲線栓釘破壞后的變形狀況界面處受栓釘擠壓混凝土的斷痕4.8.2 抗剪連接件的主要類型和特點抗剪連接件形式剛性連接件柔性連接件4.8.3 栓釘?shù)牟男砸蠹霸囼灧椒ㄋㄡ斉c焊接瓷環(huán)栓釘焊接部位的材質要求栓釘焊接施工栓釘規(guī)格4.8.3 栓釘?shù)牟男砸蠹霸囼灧椒ǚ绞揭唬毫菏皆囼炘囼災康?確定單顆栓釘?shù)目辜舫休d力。試驗方式 梁式試

2、驗和推出試驗。梁式試驗參考論文 蔡楠等組合梁連接件（栓釘）剪切滑移的試驗研究4.8.3 栓釘?shù)牟男砸蠹霸囼灧椒ǚ绞蕉簹W洲規(guī)范4的標準推出試件正視側視俯視 主要有連接件彎剪破壞和連接件附近混凝土受壓劈裂破壞兩種形式。4.8.3 栓釘?shù)牟男砸蠹霸囼灧椒ㄔ囼灲Y論 推出試驗比梁式試驗所得栓釘抗剪承載力低，但偏低不多，用推出試驗承載力設計偏于安全。 推出試驗中栓釘?shù)氖芰顟B(tài)與正彎矩作用下組合梁中的受力狀態(tài)較為一致，但在負彎矩作用下，組合梁中混凝土翼板受拉，抗剪連接件的剛度和極限承載力比推出試驗得到的結果低。因此，需要對負彎矩區(qū)栓釘?shù)目辜舫休d力進行折減（據(jù)鋼規(guī)，中間支座乘0.9、懸臂乘0.8折減系數(shù)

3、）。 討論：為何推出試驗比梁式試驗所得栓釘抗剪承載力低？4.8.4 抗剪連接件的構造要求連接件一般要求 P77,P78栓釘連接件的要求槽鋼連接件和彎筋連接件的構造要求栓釘構造一般要求td1.5t301510020hc4dmin（400,4hc）板縱筋4.8.5 抗剪連接件的承載力計算 依據(jù)推出試驗，主要考慮兩種破壞形式。1971年Fisher給出的單顆栓釘抗剪承載力計算公式： 栓釘截面混凝土抗壓強度混凝土彈性模量平均值栓釘極限抗拉強度實心混凝土翼板1.栓釘連接件4.8.5 抗剪連接件的承載力計算 我國鋼規(guī)基于統(tǒng)計回歸分析，得出當栓釘長徑比4時的單顆栓釘抗剪承載力計算公式： 強屈比，4.6級栓釘

4、1.67實心混凝土翼板1.栓釘連接件4.8.5 抗剪連接件的承載力計算壓型鋼板混凝土組合板栓釘破壞模式實心混凝土板壓型鋼板混凝土組合板 破壞模式有別，連接件抗剪承載力更低，依其板肋與鋼梁的關系，應乘以不同的折減系數(shù)v。1.栓釘連接件4.8.5 抗剪連接件的承載力計算2.槽鋼連接件在不具備栓釘焊接設備條件下采用。槽鋼翼緣平均厚槽鋼腹板厚槽鋼長度3.彎筋連接件 通過與混凝土的錨固來抵抗縱向剪力，其彎起角取3555，當滿足錨固長度時。4.8.6 抗剪連接件布置方式不等距布置 按彈性方法設計，要求任意截面的連接件受力低于其承載力設計值，按理應在縱向剪力較大的支座或集中力作用處布置較多的連接件，而其余位

5、置則可減少連接件的數(shù)量，當活荷載水平較高且位置變化較明顯時，連接件需要根據(jù)剪力包絡圖進行布置，這不僅設計較為復雜，給栓釘施工也帶來很大困難。連續(xù)組合梁剪跨段劃分有等距布置和不等距布置兩種選擇。等距布置 實際工程多采用柔性連接件的組合梁，在承載力極限狀態(tài)時，混凝土板與鋼梁間將發(fā)生較充分的剪力重分布，使得各個連接件的受力趨于均勻，因此也可以采用塑性方法布置連接件，即等間距布置抗剪連接件，這給設計施工均帶來很大方便。4.8.6 抗剪連接件布置方式4.8.6 抗剪連接件布置方式1.按彈性理論計算換算截面法短期效應與長期效應 鋼梁與混凝土翼板交界面單位長度剪力設計值：短期換算慣性矩長期換算慣性矩短期換算

6、截面交界面以上面積矩長期換算截面交界面以上面積矩4.8.6 抗剪連接件布置方式1.按彈性理論計算按所劃分的剪跨段計算確定抗剪連接件數(shù)量m1剪跨總剪力m1剪跨連接件數(shù)量4.8.6 抗剪連接件布置方式1.按塑性理論計算連續(xù)組合梁剪跨段劃分 采用栓釘?shù)热嵝钥辜暨B接件，在極限狀態(tài)下各剪跨段內(nèi)的抗剪連接件的受力幾乎相等。正彎矩區(qū)段剪跨縱向剪力設計值負彎矩區(qū)段剪跨縱向剪力設計值各剪跨段內(nèi)抗剪連接件數(shù)量4.8.6 抗剪連接件布置方式1.按塑性理論計算有較大集中力作用時抗剪連接件布置【例題4-4】試按彈性和塑性方法分別設計例題4-1中組合梁的抗剪連接件數(shù)量，抗剪連接件采用Q235鋼1670栓釘。解：彈性方法塑

7、性方法4.6級栓釘作業(yè) P98習題1分別按彈性方法和塑性方法計算確定栓釘數(shù)量。4.8.7 部分抗剪連接組合梁承載力計算 壓型鋼板組合梁可能由于尺寸受限無法按完全抗剪連接設計。此外，在滿足承載力和變形條件下，組合梁的承載力并未充分發(fā)揮時，也可按部分抗剪連接組合梁設計?？辜暨B接程度系數(shù)部分連接件數(shù)量完全連接件數(shù)量4.8.7 部分抗剪連接組合梁承載力計算Mu與r的關系曲線Mu/MufMs/Muf 當r0.5時，可能發(fā)生抗剪連接件剪斷的脆性破壞，故要求設計部分抗剪連接組合梁必須滿足r0.5。4.8.7 部分抗剪連接組合梁承載力計算 部分抗剪連接組合梁的極限抗彎承載力計算方法與完全抗剪連接組合梁相似?？?/p>

8、剪連接件具有充分的塑性變形能力；計算截面應力呈矩形分布，混凝土翼板中 的壓應力達到抗壓強度設計值，鋼梁的拉、 壓應力分別達到強度設計值；混凝土翼板中的壓力等于最大彎矩截面一 側抗剪連接件所能夠提供的縱向剪力之和；忽略混凝土的抗拉作用。計算假定4.8.7 部分抗剪連接組合梁承載力計算正截面承載力計算公式4.8.7 部分抗剪連接組合梁承載力計算正截面承載力計算公式【例題4-5】采用P83例題4-4中按彈性方法計算確定的抗剪連接件數(shù)量，驗算P63例題4-2組合梁塑性抗彎承載力是否滿足要求。解：計算公式4.9 混凝土翼板的設計及構造要求 混凝土翼板受多種應力作用，處于復雜的應力狀態(tài)。應主要考慮翼板的縱

9、向抗剪能力是否滿足要求。翼板可能發(fā)生縱向剪壞的界面驗算公式解讀詳P874.10 組合梁正常使用階段驗算 涉及撓度驗算和負彎矩區(qū)段裂縫寬度驗算兩個問題。4.10.1 組合梁變形特點及分析1. 組合梁變形特點交界面滑移產(chǎn)生附加撓度混凝土翼板收縮徐變使撓度增大混凝土翼板受拉開裂形成變截面剛度剪力滯后估計不準確對變形的影響溫度作用對變形的影響 組合梁的實際撓度大于換算截面按結構力學方法計算的彎曲撓度。4.10.1 組合梁變形特點及分析組合梁撓度按換算截面計算的撓度滑移附加撓度2. 滑移附加撓度分析分析思路 簡化問題提出假定微段梁滑移變形模型由微段梁靜力平衡條件、物理條件和變形條件建立滑移變量s的微分方

10、程求解微分方程并由邊值條件確定方程解系數(shù)建立滑移變量s與附加撓度的關系得出附加撓度公式對附加撓度公式進行簡化。簡化假定鋼梁與混凝土板交界面上的水平剪力與相 對滑移成正比（同一截面處鋼梁與混凝土 翼板間的水平位移差）；鋼梁和混凝土翼板具有相同的曲率并分別 符合平截面假定；忽略鋼梁與混凝土翼板間的豎向掀起作用。 4.10.1 組合梁變形特點及分析2. 滑移附加撓度分析滑移微分方程4.10.1 組合梁變形特點及分析2. 滑移附加撓度分析簡支組合梁撓度計算模型一個連件間距范圍內(nèi)剪力任務：建立微分方程同一截面栓釘個數(shù)ns單個栓釘極限抗剪承載力微段梁變形模型滑移微分方程y1滑移微分方程教材P89式（4-7

11、4）有誤教材缺此式滑移微分方程P89式（4-79）有誤彎矩拉應變軸力壓應變軸力拉應變彎矩壓應變滑移微分方程教材P89式4-82有誤滑移微分方程教材P90參數(shù)有誤滑移微分方程教材P90式（4-83）有誤方程解與附加曲率的關系方程解與附加曲率的關系4.10.1 組合梁變形特點及分析2. 滑移附加撓度分析hhshc教材P90式（4-85）有誤附加撓度4.10.1 組合梁變形特點及分析2. 滑移附加撓度分析待定常數(shù)用換算截面計算滑移引起附加撓度4.10.1 組合梁變形特點及分析2. 滑移附加撓度分析教材P90式（4-88）有誤，推導結果與（4-91）相同附加撓度4.10.1 組合梁變形特點及分析2.

12、滑移附加撓度分析作業(yè) 試推導以上兩種受力模式的附加撓度公式。集中力到跨中的距離教材P90式（4-89）和式 （4-92）有誤簡化撓度公式4.10.1 組合梁變形特點及分析2. 滑移附加撓度分析按長期荷載或短期荷載及相應換算截面計算的撓度滑移附加撓度剛度折減系數(shù)4.10.2 組合梁變形計算方法 無論是簡支組合梁還是連續(xù)組合梁，均要求按荷載標準組合和荷載準永久組合兩種情況進行撓度驗算，容許值詳表4-6。撓度計算公式考慮荷載、滑移和徐變?nèi)N效應。簡支組合梁剛度公式4.10.2 組合梁變形計算方法連續(xù)組合梁 目前各國主要的結構設計規(guī)范均建議按照變截面桿件計算連續(xù)組合梁的撓度。 據(jù)試驗分析，可以在支座兩側各15跨度范圍內(nèi)采用負彎矩截面的抗彎剛度，其余區(qū)段采用正彎矩作用下的組合截面剛度，然后按照彈性理論計算組合梁的撓度。 負彎矩區(qū)只考慮鋼梁和鋼筋形成的組合作用，正彎矩區(qū)則采用考慮滑移效應的折減剛度。4.10.2 組合梁變形計算方法連續(xù)組合梁正彎矩區(qū)截面剛度負彎矩區(qū)截面剛度組合截面不計混凝土中和軸撓度公式