钢混凝土组合梁设计
钢混组合梁设计说明
钢混组合梁设计说明1桥梁工程1.1 主要技术标准(1) 公路等级：高速公路；(2) 设计速度：80km/h；(3) 行车道数：双向四车道；(4) 设计基准期：100年；(5) 建筑限界：桥面标准宽度2×12.6m，净高5m；(6) 桥面横坡：2%；(7) 设计荷载：公路-Ⅰ级；(8) 抗震设防标准：设计基本地震动峰值加速度0.15g，特征周期0.4s；1.2上部构造本桥为跨黑龙溪而设。
施工图设计阶段左、右线上部构造均采用1×40mT梁，根据最新实测横、纵断面，左线上部构造变更为1×60m简支钢混叠合梁，中心桩号ZK45+385.8，右线上部构造变更为1×48m简支钢混叠合梁，中心桩号K45+396。
钢梁相关说明详见本说明第5条。
桥面板采用抗裂、抗渗高性能混凝土。
每方混凝土中掺入50kg钢纤维，钢纤维为端钩形高强钢丝切断型，长度宜为30～35mm，直径或等效直径为0.6～0.9mm，抗拉强度大于600Mpa，具体技术要求应符合《纤维混凝土结构技术规程》(CECS 38-2004)及《水泥混凝土桥面铺装技术指南》(SCGF31-2010)的相关规定。
1.3下部构造下部构造起点岸桥台接双桥村2号隧道，止点岸桥台接林家埂隧道。
两岸桥台均仅设台帽和横向挡块，台帽置于隧道基础上，不设背墙，主梁直接与隧道仰拱相接。
两岸台后均不设搭板。
施工桥台前应仔细核对隧道专业相关变更图纸。
施工前，施工单位应复测桥梁设计线地面线、桥梁边线处地面线和桩顶高程并详细核对，如与设计采用数据相差较大，应及时反馈至设计方，对结构进行修正。
1.4横断面布置左线标准横断面布置详见图1，布置原则为使桥面防撞护栏内侧边线与隧道洞内电缆沟内侧边线对齐。
考虑到本桥总长较短，区间停车存在安全隐患，在桥上不设应急停车道。
桥面净宽为8.75m，与隧道同宽，设2根行车道。
右线标准横断面相应翻转，详见设计图。
跨中处桥面宽12.6m，组成为：1.26m（隧道外侧检修道通道及柔性棚洞护栏）+0.6m（防撞护栏）+8.75m（行车道）+0.6m （防撞护栏）+1.39m（隧道内侧检修道通道及柔性棚洞护栏）其中防撞护栏外侧各设两根隧道检修道通道，用于隧道检修人员在双桥村2号隧道和林家埂隧道之间通行。
钢与混凝土组合梁分析与设计
火 的需要 。我国对组合梁 的研究起 步较 晚 ， ２ ０世纪 ９ ｏ年 代初 ， 通 过大量试验 研究 ， 清华 大学提出考虑钢 梁与混凝 土翼板 交界滑 移 效应 的折减 刚度法 。按照 这个方 法提 出的理论计 算 出 的组 合 梁 截面刚度和截 面抵抗矩与 国内外 的试验结果 非常一 致 ， 而且计算
一
轻、 构件截 面小 、 增加建筑 空间 ， 降低 地震作用 以及增 强构件 和结 仅 对完 全抗 剪连接组合梁的正弯矩作用区段分析比较。 组 合梁翼板有效宽度 ｂ 按下式计算 （ 示 意图见图 １ ） 。 构 的延性 ， 同时使基 础造 价低 、 方便 安装 、 缩 短施 工周 期 ， 从而 保 证 结构的经济效 益。钢 与混凝 土组 合梁是 钢 与混凝 土组 合结 构 的一种 ， 因具 有截面 高度小 、 自重轻 、 延 性好 、 经 济效 益好 等特 点
钢 与 混 凝 土 组 合 梁 分 析 与 设 计
高 俊 超
（ 香港华艺设计顾 问（ 深圳 ） 有限公司 ， 广东 深圳 ５ １ ８ ０ ０ ０）
摘
要： 详细介绍 了钢与混凝土组合梁 的性能特点及应 用范围 ， 对其 进行 了系统的结构 的计 算分析 ， 确 定详细 的技术指标 。结果
表明， 钢与混凝土组合梁 结构 受力合理 ， 经 济性 好 ， 需要大 力推广 。
ｂ ＝ｂ ０＋ ｂ ｌ ＋ｂ ２ （ １ ）
其中， ｂ 。 为板托上部宽度 ， 无板托 时取钢梁上翼缘宽 度 ； ｂ 。 ， ｂ ：
． 的 ６倍和梁跨度 ｚ 的１ ／ ６中的小值 ， ｂ 不大于 被 广泛的应用 ， 尤其大跨结构经济效 益 和社会 效益 明显 。按 照截 分别取翼缘 厚度 ｈ 】 ， ｂ ２ 不大 于 的 １ ／ ２ 。 面形式 ， 组 合梁可 以分 为 Ｔ形 组合梁 以及外包 混凝土型钢混凝 土 ｓ 梁 。型钢混凝土梁是根据钢材 与混凝土 之间的粘结 力协 同工作 ， Ｔ形 组合梁通过 抗剪连 接 件将 混凝 土翼 板 与钢梁 连接 成 整体 构 件 。Ｔ形组 合梁 的翼 板可 以为压型 钢板混凝土 组合板 ， 也可 以是 现浇混 凝土板 ， 或者是混凝土叠合板 。压型钢板 在施工 阶段可 以 代替模板 ， 可 以代替 混凝 土板中 的下 部受力钢 筋。组合 梁 的早 期
钢-混凝土组合梁设计
腹板
Aw=286x8=2288
A=Aft+Afb+Aw=4208 Ybs=134.06;Yts=165.94 Is=55.68e4
借助Excell计算
弯矩 剪力 钢梁顶A 钢梁腹板上端B 钢梁中性轴处C 钢梁腹板下端D 钢梁底E
Байду номын сангаас
Is
ys
So
5.57E+07
-165.9 -159.9
4.3.1 EC4的桁架模型(***)
叠合面的剪力Vl 混凝土斜压杆的压力De 横向钢筋的拉力Ts
（1）混凝土开裂前：混凝土斜压杆破坏
（2）混凝土开裂后：裂缝间混凝土的咬合力 ，横向钢筋的销栓力，压型钢板的抗剪力
4.3.2 《钢-混凝土组合结构设计规程》DL/T5085-1999
1.9 设计实例
（1）施工阶段设计
（1.1） 荷载计算 钢梁截面：上翼缘120x6；下翼缘150x8；腹板286x8 厚90；宽3000 施工荷载1kN/m2
（1.2） 内力计算
跨度3.5m 支座截面弯矩
1/8ql2
支座反力
3/8ql
上翼缘
Aft=120x6=720
下翼缘
2.5.2 竖向抗剪连接承载力计算方法2：考虑混凝土翼板
2.6 设计实例：塑性理论设计
例7-1
（1）施工阶段按弹性理论
跨度为3.5m的两跨连续梁 已计算，满足要求
（2）使用阶段：塑性理论
跨度为7m的简支梁，不必考虑荷载路径
荷载计算 判断中性轴位置 截面承载力
（1）荷载计算
不必在计算混凝土翼板的抗剪贡献
截面应变分布？？？
2.4.1 部分抗剪连接承载力计算方法1：钢结构设计 规范
型钢混凝土梁设计
20世纪中叶以后，随着技术的进步和 工程实践的积累，型钢混凝土梁在桥 梁、建筑等领域得到广泛应用。
02 型钢混凝土梁的优点与局 限性
优点
高承载能力
由于钢和混凝土的互补性，型 钢混凝土梁具有较高的承载能 力，能够承受较大的弯曲和剪
切力。
节约材料
相较于传统的纯混凝土梁，型 钢混凝土梁可以减少混凝土的 使用量，从而降低结构自重。
设计难度大
型钢混凝土梁的设计需要考虑多种因 素，如钢材与混凝土的粘结、防腐、 防火等，增加了设计难度。
施工要求高
为了保证型钢混凝土梁的性能，对施 工工艺和工人的技能要求较高。
适用条件
大跨度结构
型钢混凝土梁适用于跨度较大的结构，能够提供更好的承载性能。
抗震要求高的建筑
由于型钢混凝土梁具有良好的延性，适用于地震多发区的建筑。
对承载力要求高的建筑
对于对承载力要求高的建筑，如高层建筑、大跨度桥梁等，型钢混 凝土梁是一个较好的选择。
03 型钢混凝土梁的设计方法
计算模型
01
02
03
弹性模型
基于弹性理论，将型钢和 混凝土视为弹性材料，通 过弹性分析方法计算梁的 承载力和变形。
塑性模型
考虑混凝土的塑性变形， 采用塑性理论分析梁的承 载力和变形，适用于大跨 度或重载梁的设计。
总结词
降低结构自重、优化结构设计
详细描述
在大跨度结构中，型钢混凝土梁作为主要受力构件，能够有效地降低结构自重，减轻对下部结构和基础的负担。 同时，通过优化梁的截面尺寸和配筋设计，可以进一步提高结构的承载能力和稳定性，满足大跨度结构的特殊要 求。
案例三：特殊环境中的应用
总结词
适应复杂环境、提高耐久性
40米钢—混凝土组合钢箱梁设计说明
40米钢—混凝土组合钢箱梁设计说明近年来匝道及主线跨越被交路时，采用钢—混凝土组合梁，能加快施工速度，减少施工对运营高速公路交通的影响。
1.主体设计(1)节段划分40m钢箱梁沿纵桥向共划分为3个节段，节段长度分别为13.97m、12m及13.97m，最大节段运输重量约为23.6t。
节段间预留10m间隙，钢结构加工制造单位根据焊接工艺需求可对预留间隙进行适当调整。
钢梁节段在工地上采用高强螺栓连接成吊装梁片。
(2)钢主梁综合桥梁的运输，控制钢主梁运输宽度3.5m，运输长度不超过16m，单片钢箱梁箱高1820mm，箱宽2000mm，外悬臂宽度1000mm。
钢箱梁底板水平，腹板竖直，顶板横坡2%，箱内实腹式横隔板标准间距5.0m，与梁片间主横梁(M 类)对应。
为增加钢箱梁顶板的局部屈曲稳定，在箱内两道横隔板间设置1道加强横肋，加强横肋标准间距5.0m。
箱梁底板设置3道纵向加劲肋，腹板间设置1道纵向加劲肋，箱梁顶板上缘设置开孔板作为加劲肋，同时作为组合桥面板的剪力键。
钢箱梁腹板厚度均为12mm：中间节段顶板厚度20mm，底板厚度32mm；两边节段顶板厚度12/18mm，底板厚度16/28mm：顶底板厚度根据受力进行节段调整，顶底板厚度节段变化采用箱外对齐的方式。
横隔板：采用实腹式隔板构造，中横隔板厚度12mm，端横隔板厚度16mm ，为检修方面横隔板设置人孔，端横隔板设置人孔密封盖板。
加强横肋：采用上下T型隔板+腹板板式构造，板厚均为10mm。
(3)钢横梁根据桥面板的支承受力计算，双钢箱间采用密布横梁支承体系，标准横梁间距2.5m：横梁分主、次横梁两种类型，主次横梁交替设置。
主横梁(M类)与箱室横隔板对应布置，次横梁(S类)与箱室内的加强横肋对应布置。
横梁理论跨径6.6m(两箱室内腹板间距)，制造长度5.6m。
主、次横梁均为工字钢构造，主横梁高度1400mm，次横梁高度350mm。
上下翼缘宽度均为250mm，除端横梁外，横梁翼缘厚度均为12mm，腹板厚度10mm。
比较受欢迎的一套钢混组合梁桥设计图纸(40+40)
钢钢筋混凝土组合梁设计规范
钢钢筋混凝土组合梁设计规范随着社会的发展和建筑结构的不断创新，钢筋混凝土组合梁越来越受到人们的关注和使用。
为确保钢筋混凝土组合梁的安全性和实用性，国家对其设计规范也日益完善。
一、钢筋混凝土组合梁的基本概念钢筋混凝土组合梁由钢梁和混凝土组成，具有两种材料的优点，能够承受大的荷载和获得较好的刚度、韧性和耐久性。
其中，钢梁负责承载荷载并传递给混凝土梁，混凝土梁则负责接受荷载并向支座传递。
二、钢筋混凝土组合梁的设计规范目前，国内设计规范对钢筋混凝土组合梁的设计和使用有具体的规定。
其中，应注意以下几个方面。
（一）强度控制在设计过程中，应当注意强度控制，确保混凝土的强度不低于设计要求值，钢材的强度也要够用。
此外，还应对剪力加强区域和梁的塑性裂缝控制进行规范。
（二）钢材的选用钢材的选用应按照规范的要求进行。
其中，钢板应当符合规定的标准厚度和屈服强度。
钢板焊接时，还需要对焊接翼板和焊缝进行规范。
（三）混凝土的选用混凝土的选用应该根据混凝土的等级和配合比进行。
同时，混凝土的抗裂性能也要符合规范的要求，以避免在使用过程中出现裂缝。
（四）常见问题在设计过程中，还需要考虑梁的变形、平整度和开裂宽度等问题，避免在使用过程中出现巨大的变形或开裂。
三、钢筋混凝土组合梁的优点相比较传统的混凝土梁和钢梁，在结构的设计和使用过程中，钢筋混凝土组合梁具有以下优点。
（一）承载能力钢梁具有较高的强度和刚度，能够承受大荷载，混凝土梁能够发挥其压缩强度，能够承受复杂的荷载。
因此，钢筋混凝土组合梁能够在一些跨度较大的场所中发挥重要的作用。
（二）耐久性能钢筋混凝土组合梁具有优异的耐久性能，不仅可以满足长时间的使用，同时还能够抵御腐蚀、耐火、抗震等重要的问题。
（三）施工方便性相比较传统的梁，钢筋混凝土组合梁施工方便，可进行预制化生产，拼装在现场，从而缩短了工期，提高了施工效率。
四、钢筋混凝土组合梁的应用随着国家经济和社会的发展，钢筋混凝土组合梁已经广泛应用于各个领域。
钢-混凝土组合结构的设计与应用
钢-混凝土组合结构的设计与应用钢-混凝土组合结构因其结合了钢材和混凝土两种材料的优点，在现代建筑工程中得到了广泛应用。
钢材具有高强度、轻质和良好的抗拉性能，而混凝土具有良好的抗压性能和耐久性。
钢-混凝土组合结构通过将钢材和混凝土合理结合，提高结构的整体性能和经济性。
本文将探讨钢-混凝土组合结构的设计原则、应用方法及其在实际工程中的应用。
首先，钢-混凝土组合结构的设计需要综合考虑钢材和混凝土的材料特性和受力特点。
常见的组合结构形式包括组合梁、组合柱和组合楼板等。
组合梁通过在钢梁上浇筑混凝土板，形成整体受力构件，提高结构的抗弯和抗剪能力；组合柱通过在钢管或型钢内浇筑混凝土，增强柱的承载能力和稳定性；组合楼板通过在钢梁和混凝土板之间设置剪力连接件，实现钢材和混凝土的共同受力，提高楼板的整体刚度和承载能力。
在组合结构的设计中，剪力连接件是确保钢材和混凝土共同受力的关键。
剪力连接件通过提供剪力传递路径，保证钢材和混凝土之间的协调变形和受力。
例如，常用的剪力连接件包括剪力钉、剪力键和栓钉等，这些连接件通过焊接或螺栓连接在钢梁和混凝土之间，提供可靠的剪力传递和受力性能。
在施工过程中，钢-混凝土组合结构的质量控制是确保结构性能和安全性的关键。
钢材和混凝土的施工质量直接关系到组合结构的整体性能和耐久性。
例如，钢材的制造和安装需要严格控制，以确保钢构件的尺寸精度和连接质量。
钢梁和钢柱的焊接和螺栓连接必须符合设计要求，确保接头的强度和稳定性。
混凝土的浇筑和养护质量对组合结构的性能也有重要影响。
通过采用高性能混凝土和科学的养护措施，可以提高混凝土的强度和耐久性，确保组合结构的长期稳定和安全。
在实际应用中，钢-混凝土组合结构已经在多个工程项目中取得了显著成效。
例如，上海的东方明珠广播电视塔通过采用钢-混凝土组合柱和组合梁结构，实现了建筑物的高强度和高稳定性，成为现代建筑工程的杰出代表；英国的伦敦塔桥通过采用组合梁和组合楼板结构，提高了桥梁的承载能力和耐久性，确保了桥梁的安全性和使用寿命。
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1.2 组合梁折算截面
计算理论：将混凝土部分折算成钢材，按 材料力学方法
钢混凝土组合梁设计
1.3 截面特性计算
钢混凝土组合梁设计
1.4 混凝土徐变的影响
荷载的标准组合 vs 准永久组合
活荷载的准永久值系数？
长期荷载作用下，混凝土的弹性模量折减
混凝土徐变，弹性模量降低
1.7.7 剪应力验算
剪应力验算
钢混凝土组合梁设计
1.8 施工阶段整体稳定验算
钢混凝土组合梁设计
1.9 设计实例
钢混凝土组合梁设计
（1）施工阶段设计
（1.1） 荷载计算 钢梁截面：上翼缘120x6；下翼缘150x8；腹板286x8 厚90；宽3000 施工荷载1kN/m2
钢混凝土组合梁设计
活荷载
使用荷载
3*3*1.4=12.6kn/m
总荷载：5.4+12.6=18.0kn/m 支撑的反力设计值
55.56kN
钢混凝土组合梁设计
（2.3） 内力
单跨：跨度7.0m 荷载：均布+集中 弯矩：
钢混凝土组合梁设计
应力计算
钢混凝土组合梁设计
（2.4） 长期荷载效应组合
混凝土翼板的等效宽度
剪应力
腹板上端与上翼缘相交处 中性轴处 腹板上端与上翼缘相交处
折算应力
腹板上端与上翼缘相交处 腹板上端与上翼缘相交处
钢混凝土组合梁设计
1.7.3 使用阶段设计
研究对象：
折算后的组合截面 截面中性轴位置变化
钢混凝土组合梁设计
1.7.4 使用阶段设计荷载
计算跨度和跨数：
支座之间的距离
钢混凝土组合梁设计
Is=174.7*90^3/12+174.7*90*44.5^2+ 120*6*3.5^2+ 8*286^3/12+8*286*149.5^2+ 150*8*296.5^2
=2.14e8
钢混凝土组合梁设计
（2.2） 短期荷载效应计算
恒荷载
楼面铺装，吊顶等
1.5*3*1.2=5.4kn/m
=1.83e8
钢混凝土组合梁设计
（2.5） 长期荷载效应计算
恒荷载
楼面铺装，吊顶等
第四讲 钢-混凝土组合梁截面设计
钢混凝土组合梁设计
主要内容
施工阶段 使用阶段
1. 按弹性理论设计 2. 按塑性理论设计
钢混凝土组合梁设计
1 按弹性理论确定钢-混凝土组合 梁截面承载力
基本假定 折算截面 截面特性 混凝土徐变影响 截面正应力 截面剪应力 设计实例
钢混凝土组合梁设计
钢混凝土组合梁设计
1.5 截面正应力
钢混凝土组合梁设计
1.6 截面剪应力
钢混凝土组合梁设计
1.7 两阶段应力叠加： 施工阶段与使用阶段
施工阶段：
研究对象为钢梁 简支梁或多跨连续梁，跨度为：
无支撑时取支座间距 有支撑时取支撑之间的距离
钢混凝土组合梁设计
1.7.1 施工阶段设计荷载
自重：
二期恒荷载：
装修，抹灰，吊顶，管道等恒载 有支撑时，去除支撑，反向施加支座反力
使用活荷载：
《建筑结构荷载规范》钢混凝土组 Nhomakorabea梁设计1.7.5 应力叠加
两阶段设计 钢梁：应力叠加 混凝土板：仅第二阶段应力 挠度：两阶段叠加
钢混凝土组合梁设计
1.7.6 正 应力验算
正应力验算
钢混凝土组合梁设计
Beq=0.5*1200/6.87=87.3
中性轴距梁底的距离
Ybs=(87.3*90*345+ 120*6*297+ 286*8*151+ 150*8*4)/( 87.3*90+120*6+286*8+150*8) =271.4
钢混凝土组合梁设计
Is=87.3*90^3/12+87.3*90*118.6^2+ 120*6*25.6^2+ 8*286^3/12+8*286*117.4^2+ 150*8*257.4^2
-19.45 27.78 0.00 7.32 13.70 9.73 0.00
钢混凝土组合梁设计
（2）使用阶段设计
钢混凝土组合梁设计
（2.1） 短期荷载效应组合
混凝土翼板的等效宽度
Beq=1200/6.87=174.7
中性轴距梁底的距离
Ybs=(174.7*90*345+ 120*6*297+ 286*8*151+ 150*8*4)/( 174.7*90+120*6+286*8+150*8) =300.5
0
0
0
L/2 10.89
4.17 -32.45 -31.28
0.00 24.66 26.22
剪应力计算
支座截面 L/4
-19.45
0
27.78
19.45
57.97
0.00
55.87
5.12
0.00
9.59
-44.03
6.81
-46.83
0.00
L/2 10.89 4.17 0.00 1.10 2.06 1.46 0.00
钢混凝土组合梁设计
借助Excell计算
弯矩 剪力 钢梁顶A 钢梁腹板上端B 钢梁中性轴处C 钢梁腹板下端D 钢梁底E
Is
ys
So
5.57E+07
-165.9 -159.9
0 126.06 134.06
正应力计算截面
支座截面 L/4
0
19.45
0
0
117316.8
0
219640.0
0
156072.0
1.1 按弹性理论设计的基本假定
截面的范围： 钢梁+有效宽度范围内的混凝土板，且假设应力在混凝 土板内均匀分布
钢和混凝土均为理想线弹性材料 忽略钢梁和混凝土翼缘板之间的滑移 符合平截面假定 有效宽度范围内的混凝土板按实际面积计算，不扣除受拉
开裂面积，忽略板托面积，对压型钢板-混凝土组合板， 板肋部分混凝土面积忽略 忽略混凝土板内的钢筋
（1.2） 内力计算
跨度3.5m 支座截面弯矩
1/8ql2
支座反力
3/8ql
钢混凝土组合梁设计
上翼缘
Aft=120x6=720
下翼缘
Afb=150x8=1200
腹板
Aw=286x8=2288
A=Aft+Afb+Aw=4208 Ybs=134.06;Yts=165.94 Is=55.68e4
钢梁：7850kg/m3 混凝土：2500kg/m3 压型钢板：根据型号查表
施工荷载：
不小于1.5kN/m2
钢混凝土组合梁设计
1.7.2 施工阶段设计
钢梁弯曲应力
上翼缘上表面 腹板上端与上翼缘相交处 下翼缘下表面 腹板下端与下翼缘相交处
钢混凝土组合梁设计
1.7.2 施工阶段设计