钢-混凝土组合梁的发展历程
我国钢·混组合结构桥的应用与发展

残缺的青山绿水
从产量规模上看,中国是世界粗钢产品的最大产出国,2008年粗 钢产量超过6万吨,占世界总量的49%
中国钢铁产量连续12年保持世界第 一,并且遥遥领先于其他国家。中国钢 铁产量比排名2-8位的日本、美国、俄 罗斯、印度、韩国、德国、乌克兰等七 个国家的总和还多!
组合结构桥梁在国外的发展(4/4)
英国,大多数20~160m及以上跨径的公路桥,组合结构 桥梁竞争力很强;德国及美国组合结构桥梁应用更广泛;
总之,组合结构桥梁由于其整体受力的经济性、发挥钢与 混凝土两种材料各自优势的合理性、以及便于施工的突出 优点,在欧美、日本等国的桥梁建设中占有重要地位,德 国、美国的应用范围更加广泛,取得了世人瞩目的成就。
法国组合梁桥在不同跨长上的分布率
钢·混组合结构桥概述
钢-混组合结构定义
在型钢或钢板焊接(或冷压)钢构件,上面、 四周或内部浇筑混凝土,使混凝土与钢构件 形成整体,共同受力的结构,统称为钢-混凝 土组合结构。
由钢梁和混凝土板通过连接件连成整体而共 同受力的承重构件是为钢-混组合梁。
钢-混组合结构的优点
经济适用跨度
新型组合梁桥—少I字梁桥
少I字主梁桥与传统的多主梁桥比较示意如下
新型组合梁桥—少I字梁桥
设定传统多主梁桥各项目指标为100时,相应少I字主梁各项目指标 百分比
钢重 大型板材片数 小型板材片数 焊接长度 涂装面积
新型钢桥架设实例—少I字梁桥
•由于采用少I字梁组合桥面板, 故可不用主体工程支架。由于 采用了厚钢板,提高了屈曲强 度,由于组合桥面板的采用, 可提高横向刚度,使顶推施工 得以实现。
钢-混凝土组合梁桥的发展概况与运用

钢-混凝土组合梁桥的发展概况与运用白先梅;李治学【摘要】我国钢桥建设发展缓慢,为顺应我国钢铁产业发展,适时的发展铜-混凝土结构桥梁,通过对钢一混组合结构箱梁与预应力混凝土箱梁设计方案的比较研究,阐述钢-混组合梁结构的理论、优点、应用及发展趋势,以工程实例说明钢混组合结构应用于桥梁建设中的必要性。
%The development of the steel bridge construction is slow, in order to comply with China's steel industry development, it is necessary to develop steel-concrete structure in time. This paper intruduces the theory, advantages, applications and development trends of steel-concrete structure,by comparion of steel- concrete structure with prestressen concrete structure. Finaly, illustratesthe need for steel-concrete struc- ture used in bridge construction.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2012(014)004【总页数】4页(P67-69,73)【关键词】桥梁工程;钢结构;预应力混凝土箱梁桥;钢-混凝土组合结构【作者】白先梅;李治学【作者单位】广州市公用事业规划设计院,广东广州510230;中交四航工程研究院有限公司,广东广州510288【正文语种】中文【中图分类】U442预应力混凝土梁桥是我国公路桥梁建设中广为应用桥梁结构形式,50~100m跨径的大中桥梁多采用预应力混凝土梁。
钢管混凝土结构详解

没有。为了合理且安全地在地震区推广这
类结构,必须深入进行其动力特性的研究,
尤其对于高层结构。
结束语:
钢管混凝土能够适应特殊、难度高、落差大的构造物以及承受重载和极端条件等现代化 要求结构工艺的要求已然成为结构工程学科的一个重要的发展方向并取得良好的经济效益 和建筑效果。
钢筋混凝土和钢结构相比,钢管混凝土是一种相对年轻的结构,但它却以其特殊的优点, 正愈来愈受到工程界的重视和青睐。相信随着人们对钢管混凝土这类结构的不断认识和了 解,这类结构的科学研究必将更趋深入和完善,工程应用必将更趋广泛。
我
4.相关规范
国 计
1
2
算
国家建筑材料工业局标准
中国工程建设标准化协会标准
圆 钢
《钢管混凝土结构设计与施工规程》 《钢管混凝土结构设计与施工规程》
管
混
凝
3
计算矩形钢管混凝土的行业规程:
土
的
中华人民共和国电力行业标准
中国标准化协会标准
行
《钢—混凝土组合结构设计规程》 《矩形钢管混凝土柱结构技术规程》
03
变形测试存在不同理解,对刚度仍然存
在不同的认识,缺乏统一的理论计算公
式。确定合理的刚度计算方法是进行钢
管混凝土构架、框架等受力分析的重要
基础
动力性能研究:
对结构进入弹塑性后的动力特性(如阻
01
尼比等的变化规律)、结构的耐疲劳性能、 钢管混凝土组合柱的动力特性及基于性能
的钢管混凝土抗震设计方法等的研究几乎
有承载力高、塑性和韧性好、 经济效果好和施工方便等优点。
2.钢管混凝土结构的优缺点
1 2
优
3
点
4 5
(完整版)混凝土结构发展史

(完整版)混凝土结构发展史混凝土结构发展史:刘朝鹏建工二班混凝土的名词定义:一以混凝土为主要材料建造的工程结构。
包括素混凝土结预应力混凝土结构等。
构、钢筋混凝土结构、二混凝土结构简史:从现代人类的工程建设史上来看,相对于砌体结构、木结构和钢、铁结构而言,混凝土结构是一种新兴结构,它的应用也不过一百多年的历史。
但有的考古学者认为,水泥的起源约在公元前5—10万年,以后在公元前3000年,用熟石膏和石灰混合在一起建造了著名埃及的金字塔,这是现存的最早的混凝土结构物。
其后在古希腊和罗马时代,用这种水泥建造了很多建筑物和公路。
进入近代以来,经过了J.Smeaton,J.Parker等人的试作阶段,1824年英国的烧瓦工人Joseph Aspdin调配石灰岩和粘土,首先烧成了人工的硅酸盐水泥,并取得专利,成为水泥工业的开端。
以后,对如何克服混凝土抗拉强度很低这一问题进行了研究,1854年法国技师J.L.Lambot 将铁丝网敛入混凝土中制成了小船,并于第二年在巴黎博览会上展出,这可以说是最早的RC制品。
从此以后,Francois Conigne,Wilkinson等人改进了Lambot 的制品,到1867年法国技师Joseph Monier取得了用格子状配筋制作桥面板的专利,RC工艺迅速地向前发展。
1867这一年,是全世界公认为最早的RC桥架设的一年。
1877年美国的Thaddeus H yatt 调查了梁的力学性质,1887年德国的Konen提出了用混凝土承担压力和用钢筋承担拉力的设计方案,德国的J.Baushinger确认了混凝土中的钢筋不受锈蚀等问题,于是RC结构又有了新的发展。
总而言之,混凝土结构是在19世纪中期开始得到应用的,由于当时水泥和混凝土的质量都很差,同时设计计算理论尚未建立,所以发展比较缓慢。
直到19世纪末以后,随着生产的发展,以及试验工作的开展、计算理论的研究、材料及施工技术的改进,这一技术才得到了较快的发展。
钢—混凝土组合梁的发展及研究

混凝土钢梁及 实用 连接件 的研究 , 而未 考虑 两 者 的组合 工 作 效 2 钢一 混凝 土组 合梁 的特 点 应, 这一阶段探索性 的研究 为后续钢一混凝 土组 合梁 的蓬勃发 展 1节约材料 、 ) 降低 造价。2 承载力增 大。3 刚度 大。4 自重 ) ) )
止预应力 反拱 引起 的开 裂。4 在一般 建筑 中裂缝 宽度 限制 可放 效益显著 , 高层住宅 的设计 中被广泛采用。 ) 在
宽 取 0 2 .2mm。
12 0世 纪 4 . 2 0年代 -6 0年代 , 展 阶段 发
参考文献 : [] 1 王先华 . 预应 力 技 术对 建 筑 结构 形 成 的影 响 [ ] 山 西建 筑 , J.
程, 使得组合梁 的应用在科学指导下逐渐普及 。
. 2 0年 代 ~8 0年代 , 面研 究 , 全 实用阶段 上发展起 来的一种新型结构 , 其与木结构 、 砌体结 构 、 钢筋 混凝 土 13 0世 纪 6 由于钢一 混凝 土组合梁具有广泛 的应 用前景 , 合梁 的研究 组 结构和钢结构并列 , 已经 扩展 成为第 五大结 构 ( 合结 构 ) 它是 组 ,
2 0 ,13 :34 . 0 5 3 ( )4 —4
6 结语
1 无粘结预应力 大板结 构可有效 降低 楼层的高度 , ) 并可有效
浅谈预应力混凝土 结构的产 生及 防治 [] 山西 建筑 , J. 减小板 的厚 度 , 而减 轻整 个 楼层 的重 量 , 合经 济 效 益 明显 。 [] 从 综 2 高峰俊 . 2 0 ,0 3 :14 . 0 4 3 ( )4 —2 2 该结构使高 层住 宅的建筑平面布置更加 灵活 , ) 并且有利 于二次
钢筋混凝土历史

钢筋混凝土至今仅有160多年的历史。
它的发展大致经历了四个不同的阶段:第一阶段为钢筋混凝土小构件的应用,设计计算依据弹性理论方法。
1801年洘格涅特发表了有关建筑原理的论著,指出了混凝土这种材料抗拉性能较差,到1850年法国的兰伯特首先建造了一艘小型水泥船,并于1855年在巴黎博览会上展出。
接着法国的花匠莫尼尔在1867年制作了以金属骨架为配筋的混凝土花盆,并以此获得专利。
后来康纳于1886年发表了第一篇关于混凝土结构的理论与设计手稿。
1872年,美国沃德建造了第一个无梁平板。
从此,钢筋混凝土小构件已进入工程实用阶段。
第二阶段为钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构的大量应用,设计计算依据材料的破损阶段方法。
1992年英国人蒂森提出了受弯构件按破损阶段的计算方法。
1928年法国工程师弗莱西奈发明了预应力混凝土,在分析、设计、施工等方面的工艺与科研迅速发展,出现了许多独特的建筑,如美国波士顿式的Kresge 大会堂,英国的1951节日穹顶,美国芝加哥市的Marina摩天大楼,湖滨大楼等建筑物。
1950年苏联根据极限平衡制定了“塑性内力重分布计算规程”。
1955年颁布了极限状态设计法,从此结束了按破损阶段的设计计算方法。
第三阶段为工业化生产构件与施工,结构体系应用范围扩大,设计计算按极限状态方法。
由于二战后许多大城市百废待兴,重建任务繁重,工程中大量应用预制构件和机械化施工以加快建造速度。
继苏联提出的极限状态设计法之后,1970年英国、联邦德国、加拿大、波兰相继采用此方法,并在欧洲混凝土委员会,与国际预应力混凝土协会(CEB-FIP)第六届国际会议上提出了混凝土结构与施工建议,形成了设计思想上的国际化统一标准。
第四阶段,由于近代钢筋混凝土力学这一新的学科的科学分支逐渐形成,以统计教学为基础的结构可靠性理论已逐渐进入工程实用阶段。
电钻的迅速发展,使复杂的数学运算成为可能。
设计计算将依据概率极限状态设计法。
概括为计算理论趋于完善,材料强度不断提高,施工机械化程度越来越高,建筑向大跨度高层发展。
钢筋混凝土发展简史

中华建筑报/2010年/9月/21日/第011版多维世界钢筋混凝土发展简史龚文峤钢筋混凝土自被莫尼尔发现以来走过了将近50年的历史。
并逐渐取代木、土、石等天然材料成为现代建筑的主要建筑材料。
它的发展也代表了现代建筑的发展。
混凝土结构与砌体结构、钢结构、木结构相比,历史不长。
自19世纪中叶开始使用后,由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进,结构理论施工技术的进步使钢筋混凝土结构得到迅速发展,目前已经广泛应用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、海港等土木工程领域。
建筑用混凝土的发展简史可以追溯到古希腊、罗马时代,甚至可能在更早的古代文明中已经使用了混凝土及其胶结材料。
但直到1824年波特兰水泥的发明才为混凝土的大量使用开创了新纪元。
至今仅有160多年的历史。
它的发展大致经历了四个不同的阶段。
第一阶段为钢筋混凝土小构件的应用,设计计算依据弹性理论方法。
1801年考格涅特发表了有关建筑原理的论著,指出了混凝土这种材料抗拉性能较差,到1850年法国的兰博特首先建造了一艘小型水泥船,并于1855年在巴黎博览会上展出;接着法国的花匠莫尼尔在1867年制作了以金属骨架作配筋的混凝土花盆并以此获得专利;后来,康纳于1886年发表了第一篇关于混凝土结构的理论与设计手稿;1872年美国人沃德建造了第一幢钢筋混凝土构件的房屋;1906年特纳研制了第一个无梁平板。
从此钢筋混凝土小构件已进入工程实用阶段。
第二阶段为钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构的大量应用,设计计算依据材料的破损阶段方法。
1922年英国人狄森提出了受弯构件按破损阶段的计算方法;1928年法国工程师弗来西奈发明了预应力混凝土。
其后钢筋混凝土与预应力混凝土在分析、设计与施工等方面的工艺与科研迅速发展,出现了许多独特的建筑物,如美国波士顿市的Kresge大会堂、英国的1951节日穹顶、美国芝加哥市的Marina摩天大楼等建筑物。
1950年苏联根据极限平衡理论制定了“塑性内力重分布计算规程”。
体外预应力钢-混凝土组合梁体系的发展

体外预应力钢-混凝土组合梁体系的发展摘要:详细介绍了体外预应力钢-混凝土组合梁体系的特点,对体外预应力钢-混凝土组合梁体系的研究现状进行系统分析总结,指出现阶段这一研究领域存在的主要问题,并提出了针对性的研究方向,供相关研究人员参考借鉴。
关键词:体外预应力;钢-混凝土组合梁体系;存在问题;研究方向1.引言近年来,随着预应力钢束和锚固技术的提高,体外预应力技术得到了较快的发展。
与混凝土体内预应力相比,体外预应力可以充分发挥钢筋、钢丝或钢绞线抗拉强度高的特点,简化预应力筋的曲线,减少大跨度结构混凝土内的孔道摩阻损失,简化预应力施工工艺,并有效减轻结构重量。
与普通组合梁相比,体外预应力组合梁可以减少30%自重,节约钢材25%以上,并有效降低梁高。
在组合梁负弯矩区钢梁上翼缘施加预应力,可以改善结构受拉区混凝土的收缩徐变,减小裂缝,提高结构的承载能力和耐久性。
2 研究现状2.1 国外研究预应力组合梁的研究起始于20世纪50年代后期,研究人员运用虚功原理、能量原理和有限单元法等对预应力组合梁的静力性能进行研究。
Szilard(1959)研究了配置高强度抛物线形钢束的简支预应力组合梁,通过虚功原理推导出应力计算公式。
Hoadley(1963)应用弹性应变能力法分析计算了预应力组合梁在使用阶段的应力,并在钢梁屈服或混凝土压碎假设下估算了预应力组合梁的承载能力。
Saadatmanesh(1989)在假设混凝土非线性特性及钢梁和预应力筋弹性特性的基础上,研究了预应力组合梁从加载到破坏全过程的受力特性,应用内力平衡条件及预应力筋与钢梁变形协调条件计算了组合梁正、负弯矩区的应力、应变和挠度[1]。
Tong和Saadatmanesh(1992)应用刚度法及混合法分析弹性范围内预应力大小、预应力钢束偏心、钢束形状、长度对两跨预应力连续组合梁受力特性的影响,结果表明梁的承载能力与预应力大小及偏心大小成正比[2]。
在预应力组合梁的动力性能研究方面,Kennedy和Grace对承受负弯矩的预应力连续组合梁桥进行了一系列静载、疲劳及振动测试研究,结果表明:在负弯矩区域混凝土板施加预应力有利于消除板的横向开裂,并提高桥梁的自振频率;同时,预应力可有效降低应力幅值,提高结构的疲劳寿命,增大极限承载力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目录1 钢-混凝土组合梁的定义及分类 (1)1.1 定义 (1)1.2 分类 (2)2 钢-混凝土组合梁的发展历程 (5)2.1萌芽阶段 (5)2.2发展阶段 (5)2.3全面研究、实用阶段 (6)2.4深入研究、推广应用、完善规范阶段 (6)3 钢-混凝土组合梁的工程应用实例 (8)3.1 多层工业厂房 (8)3.2 高层建筑 (10)3.3 桥梁结构 (11)4 钢-混凝土组合梁的前景 (12)参考文献 (13)钢-混凝土组合梁结构的发展概述1 钢-混凝土组合梁的定义及分类1.1 定义钢-混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构形式[1]。
目前钢-混凝土组合结构的主要形式包括组合结构、组合楼板、组合桁架、组合柱等组合承重体系以及组合斜撑、组合剪力墙等组合抗侧力体系,应用领域包括高层及超高层建筑(如图1所示)、大跨桥梁、地下工程、矿山工程、港口工程以及组合加固和修复工程等[2]。
本文主要对钢-混凝土组合梁进行介绍。
图1 赛格广场大厦(深圳)钢-混凝土组合梁作为建筑房屋的横向承重构件,通过抗剪连接件将钢梁与混凝土板组合成一个整体来抵抗各种外界作用,能够充分发挥钢梁抗拉、混凝土板受压性能好的优点,与非组合梁结构相比,具有以下一系列的优点:(1)组合梁截面中混凝土主要受压,钢梁受拉,能过充分发挥材料特性,承载力高。
在承载力相同时,比非组合梁节约钢材约15%-25%。
(2)混凝土板参加梁的工作,梁的刚度增大。
楼盖结构的刚度要求相同时,采用组合梁可比非组合梁减小截面高度26%-30%。
组合梁用于高层建筑,不仅降低楼层结构高度,且显著减轻对地基的荷载。
(3)组合梁的翼缘板较宽大,提高了钢梁的侧向刚度,也提高了梁的稳定性,改善了钢梁受压区的受力状态,增强抗疲劳性能。
(4)可以利用钢梁的刚度和承载力承担悬挂模板、混凝土板及施工荷载,无需设置支撑,加快施工速度。
(5)抗震性能好。
(6)在钢梁上便于地焊接托架或牛腿,供支撑室内管线用,不需埋设预埋件。
相比于混凝土结构,组合结构的缺点是需要采取防火及防腐措施。
但组合结构的防火及维护费用比钢结构低,并且随着科学技术的发展,防腐涂料的质量和耐久性也在不断提高,为组合结构的应用提供了有利条件。
1.2 分类组合梁自问世以来至今,各国学者们展开了广泛且具有深度的研究。
目前,组合梁的种类已从单一的外包式钢-混凝土组合梁发展至T形组合梁、现浇混凝土翼板组合梁、预制混凝土翼板组合梁、叠合板翼板组合梁、压型钢板组合梁等形式。
钢-混凝土组合梁按照截面形式可以分为外包混凝土组合梁和钢梁外露的组合梁(如T形组合梁),如图2所示。
外包混凝土组合梁又称为劲性混凝土梁或钢骨混凝土梁,主要依靠钢材与混凝土之间的粘结力协同工作;T形组合梁则依靠抗剪连接件将钢梁与混凝土翼板组合成一个整体来抵抗各种外界作用。
大量的研究和实践经验表明,T形组合梁更能够充分发挥不同材料的优势,具有更高的综合性能,是组合梁应用和发展的主要形式。
(b)T形组合梁(无拖座)(a)外包混凝土组合梁(b)T形组合梁(有拖座)图2 不同的组合梁截面形式T形组合梁按照混凝土翼板的形式不同又可以分为现浇混凝土翼板组合梁、预制混凝土翼板组合梁、叠合板翼板组合梁以及压型钢板混凝土翼板组合梁等。
如图3所示。
(1)现浇混凝土翼板组合梁(图3- a):现浇混凝土翼板组合梁就是指组合梁的混凝土翼板是在施工现场进行现场浇筑的。
它的优点是组合梁的混凝土翼板整体性好,缺点是需要现场支模,湿作业工作量大,施工速度慢。
(2)预制混凝土翼板组合梁(图3- b):预制混凝土翼板组合梁就是指组合梁的混凝土翼板是事先预制好的,通过运输吊装等工序,在施工现场进行装配并在预留槽口处浇筑混凝土从而使之成为一个整体的形式。
这种形式的组合梁的特点是混凝土翼板预制,现场只需要在预留槽口处浇筑混凝土,可以减少现场湿作业量,施工速度快,但是对预制板的加工精度要求高,不仅要求需要在预制板端部预留槽口,而且要求预留槽口在组合梁抗剪连接件的位置处对齐,同时槽口处需附加构造钢筋。
由于槽口处构造及现浇混凝土是保证混凝土翼板和钢梁的整体工作的关键,因此,槽口处构造及现浇混凝土浇筑质量直接影响到混凝土翼板和钢梁的整体工作性能。
(3)叠合板翼板组合梁(图3- c):叠合板翼板组合梁是我国科技工作者在现浇混凝土翼板组合梁和预制混凝土翼板组合梁的基础上发展起来的新型组合梁,具有构造简单、施工方便、受力性能好等优点。
预制板在施工阶段作为模板,在使用阶段则作为楼面板或桥面板的一部分参与板的受力,同时还作为组合梁混凝土翼板的一部分参与组合梁的受力,做到了物尽其用。
(4)压型钢板混凝土翼板组合梁(图3- d):随着我国钢材产量和加工技术的提高,压型钢板的应用越来越广泛,尤其是在高层建筑中的应用越来越多。
压型钢板在施工阶段可以作为模板,在使用阶段的使用功能则取决于压型钢板的形状、规格及构造。
对于带有压痕和抗剪键的开口型压型钢板以及近年来发展起来的闭口型和缩口型压型钢板,还可以代替混凝土板中的下部受力钢筋,其他类型的压型钢板一般则只作为永久性模板使用。
图3 不同混凝土翼板形式的钢-混凝土组合梁截面形式组合梁采用的钢梁形式有工字型(轧制工字型钢、H型钢或焊接组合工字形钢)、箱型、钢桁架、蜂窝形钢梁等。
同时,采用预应力技术可以进一步提高组合梁的力学性能和使用性能。
按照施加预应力的部位不同,又可以分为在混凝土翼板里施加预应力的方式,也称体内预应力,目的是降低组合梁负弯矩区混凝土翼板的拉应力以控制混凝土开裂或减小裂缝宽度;也可以只在钢梁内施加预应力,以减小使用荷载作用下组合梁正弯矩区钢梁的最大拉应力,这种方法也可以称为体外预应力。
2 钢-混凝土组合梁的发展历程组合梁由于能充分发挥钢与混凝土两种材料的力学性能,在国内外获得广泛的发展与应用。
组合梁自20世纪20年代出现以来,在桥梁结构中的大跨桥面梁、工业建筑中的重荷载平台梁和吊车梁以及对结构高度和自重都有较高要求的民用建筑组合楼盖中已得到广泛应用。
钢-混凝土组合梁的发展过程大致如下[1] [3](示意图见图4):2.1萌芽阶段钢-混凝土组合梁出现于20世纪20年代,随后在30年代中期出现了钢梁和混凝土翼板之间的多种抗剪连接件构造方法,这一时期是组合梁处于萌芽状态的初始阶段。
1922年,Mackay HM在加拿大Domion桥梁公司进行了2 根外包混凝土钢梁试验[4],几乎在同时英国国家物理实验室也进行了外包混凝土钢梁的试验,1923年Caughen首次进行6根T型组合梁试验,建议可以根据材料力学方法进行设计。
上述试验中试件在钢与混凝土交界面均没有机械连接件。
而在1923 至1939 年间,美国、英国及其他欧洲各国等就没有连接件的钢与混凝土组合梁开展了进一步的试验研究,其中以1939年Batho、Lash和Kirkham 的试验研究最为深入全面[5]。
研究表明,没有机械连接件的钢与混凝土接触面,在滑移一旦出现时组合梁就开始破坏。
1933年Maning等第一次研究了采用机械抗剪连接件的组合梁。
1933年Ros首次设计了推出试验来研究抗剪连接件,该方法行之有效,一直沿用至今。
最早开始系统地研究配有机械连接的钢与混凝土组合梁是在1935-1936 年间,瑞士人V oellmy 进行螺旋筋剪力连接件组合梁试验[6]。
可以看到, 处于萌芽阶段的研究主要集中于考虑防水需要的外包混凝土钢梁及其实用连接件的研究。
该阶段探索性的研究为后续钢与混凝土组合梁的蓬勃发展奠定了一定的基础。
2.2发展阶段在这一个阶段,20世纪20-30 年代的研究成果尤其是采用抗剪连接件的组合梁在该阶段得到了较广泛的应用,并且开始制定相应的规程,同时关于实用连接件的研究工作进一步展开,使得组合梁的应用在科学指导下逐渐普及。
1943年,里海大学报道了槽钢连接件组合梁的试验报告[7],并且在1954年L.M. Viest 首次对栓钉连接件进行研究,并提出以残余滑移为0.07mm 时的剪力作为允许抗剪临界值[8],之后在1964 年Chapman 和Balakrishnan首次进行了带头栓钉的研究[9] [10],充分考虑了栓钉在钢与混凝土组合梁的滑移和掀起作用下的实际受力情况。
研究和应用表明栓钉在提高了组合梁极限承载力的同时,也大大加快了组合梁的施工速度,并使组合梁后来能在压型钢板组合楼盖中应用成为可能。
2.3全面研究、实用阶段这一阶段在总结以往研究和应用成果的基础上,进一步改进和完善了组合梁的有关设计规范或规程,组合结构的应用和发展逐步成熟,几乎日趋赶上钢结构的发展,并受到广泛的重视。
研究工作重点由简支梁研究转而开始了连续梁的研究,由完全剪力连接组合梁的研究转而开始了部分剪切连接组合梁的研究,由考虑允许应力设计方法转为考虑极限状态设计方法。
其中代表性的理论研究成果有:1965 年R.G. Slutter,R.G.Driscoll 提出了极限抗弯强度计算方法[11]、1971 年R.P. Johnson关于纵向抗剪的计算[12]以及1975 年R.P. Johnson提出部分剪力连接组合梁的强度和变形计算[13]等。
图4 钢-混凝土组合梁的发展历程简图2.4深入研究、推广应用、完善规范阶段在前面工作的基础上,钢与混凝土组合梁又有了新的进展。
研究工作从线性、平面构件开始向非线性、空间体系扩展。
同时也开始出现新的截面组合形式。
这一阶段,相继出现了预制装配式钢-混凝土组合梁、叠合板组合梁、预应力钢-混凝土组合梁、钢板夹心组合梁等多种新的结构形式。
同时,对组合梁在使用阶段所产生的问题以及新材料、新工艺的应用开展了更加细致的研究,并由线弹性向非线性,由平面结构向空间结构的方向进行了发展。
我国从50年代初期开始研究组合梁结构,之后在公路、铁路桥梁方面得到应用。
如1957年建成的武汉长江大桥,其上层公路桥的纵梁(跨度18m)采用了组合梁,但当时在应用中并未考虑钢与混凝土材料之间的组合效应,而仅仅将其作为强度储备以提高安全度或者是为了方便施工。
在房屋建筑方面,早在50年代,北京钢铁设计研究总院对组合梁结构进行了探讨和研究。
自20世纪80年代初以来,随着我国经济建设的快速发展、钢产量的大幅提高、钢材品种的增加、科研工作的深入、应用实践经验的积累,钢-混凝土组合梁结构得到了迅速的发展和越来越广泛的应用,应用范围已涉及建筑、桥梁、高耸结构、地下结构、结构加固等领域。
例如:我国已建成的上海环球金融中心(492m)、金茂大厦(见图5,高421m)、深圳地王大厦(384m)、深圳赛格广场大厦(292m)等超高层建筑都采用了组合楼面;上海杨浦大桥(602m)、东海大桥(420m)、芜湖长江大桥(见图6,大桥主跨度312m)、深圳彩虹桥(150m)以及北京等城市的大量立交桥也都使用了钢-混凝土组合梁作为桥面系。