傅昶彬课件系列—组合结构第四章 钢-混凝土组合梁(2)

1、简支组合梁塑性承载力计算简支组合梁塑性承载力计算 连续组合梁的内力计算连续组合梁的内力计算 连续梁承载力计算连续梁承载力计算 基本假定基本假定 组合梁塑性抗弯承载力一般为弹性抗弯承载力组合梁塑性抗弯承载力一般为弹性抗弯承载力 的的1.251.251.351.35倍，故倍，故一般房屋结构采用塑性承载力一般房屋结构采用塑性承载力 计算方法。计算方法。 钢梁和混凝土板为完钢梁和混凝土板为完 全抗剪连接全抗剪连接 忽略混凝土受拉作用忽略混凝土受拉作用 截面应变符合平截面截面应变符合平截面 假定假定 钢材和混凝土采用规钢材和混凝土采用规 范的本构模型范的本构模型 钢材钢材混凝土混凝土 y f s y s

2、 0c cu c f c 当塑性中和轴位于混凝土翼板内时当塑性中和轴位于混凝土翼板内时 1cec hbfAf 判式：判式： hc2 当塑性中和轴位于混凝土翼板内时当塑性中和轴位于混凝土翼板内时 由极限平衡条件有由极限平衡条件有 x.hhyy xybfMM fb Af x ccs ecu ce 50 21 ys hc1+hc2 x 当塑性中和轴位于钢梁截面内时当塑性中和轴位于钢梁截面内时 1cec hbfAf 判式：判式： 忽略该受压区忽略该受压区 由极限平衡条件有由极限平衡条件有 忽略受压区忽略受压区 211 1 50 yAfyhbfMM ffhbA.A cecu cce 当塑性中和轴位于钢梁

3、截面内时当塑性中和轴位于钢梁截面内时 a hf bf A 0 0 0 a a a t hbA a athbA w ff wff w t 计算确定出钢梁受拉区和受压区的形心位置后，计算确定出钢梁受拉区和受压区的形心位置后， 就易求出就易求出y1和和y2 当塑性中和轴位于钢梁截面内时当塑性中和轴位于钢梁截面内时 忽略混凝土翼板对抗剪的贡献。忽略混凝土翼板对抗剪的贡献。 wwv thfV 当跨中有较大集中力作用时，对钢当跨中有较大集中力作用时，对钢 梁腹板某断点位尚要求验算折算应力梁腹板某断点位尚要求验算折算应力 f. ss 113 22 例题例题4-2 P63 试按塑性方法验算试按塑性方法验算P6

4、0P60例题例题4-14-1中组合梁中组合梁 的抗弯承载力和抗剪承载力。的抗弯承载力和抗剪承载力。 连续组合梁比简支组合梁有更好的经济效益，连续组合梁比简支组合梁有更好的经济效益， 当跨度较大当跨度较大（如桥梁结构跨度超过如桥梁结构跨度超过20m20m）时宜采用。时宜采用。 负弯矩区需配置钢筋，且要重视钢梁下部受压负弯矩区需配置钢筋，且要重视钢梁下部受压 屈曲问题屈曲问题。 连续组合梁连续组合梁 正弯矩区正弯矩区负弯矩区负弯矩区 e b e b 塑性设计时负弯矩区钢梁翼缘及腹板宽厚比限值塑性设计时负弯矩区钢梁翼缘及腹板宽厚比限值 stst Af纵向钢筋纵向钢筋 由于由于负弯区段混凝土开裂负弯区

5、段混凝土开裂, ,导致内力重分布，导致内力重分布，截截 面刚度沿梁长方向产生较大变化，精确分析较困难，面刚度沿梁长方向产生较大变化，精确分析较困难， 现现采用简便的方式处理采用简便的方式处理，使其计算，使其计算弯矩与实际弯矩尽弯矩与实际弯矩尽 量吻合。量吻合。 开裂分析法开裂分析法 采用三段刚度方式计算内力，即在距支座采用三段刚度方式计算内力，即在距支座15%跨跨 度的负弯矩区段内，忽略混凝土受力作用，其刚度由度的负弯矩区段内，忽略混凝土受力作用，其刚度由 负弯矩钢筋和钢梁提供，正弯矩区段的刚度与简支组负弯矩钢筋和钢梁提供，正弯矩区段的刚度与简支组 合梁相同，此法适合机算。合梁相同，此法适合机

6、算。 弯矩调幅法弯矩调幅法 据据钢规钢规，负弯矩调幅系数，负弯矩调幅系数0.15，此法适合手，此法适合手 算。算。 连续组合梁塑性内力分析是一种极限平衡分析方连续组合梁塑性内力分析是一种极限平衡分析方 法，结构被简化为一系列由塑性铰连接的刚性杆所组法，结构被简化为一系列由塑性铰连接的刚性杆所组 成的破坏机构。成的破坏机构。 通常塑性铰形成的次序，首先为负弯矩最大的支通常塑性铰形成的次序，首先为负弯矩最大的支 座部位，然后是正弯矩最大的跨中。座部位，然后是正弯矩最大的跨中。 按这种模型来计算连续组合梁的极限承载力，具按这种模型来计算连续组合梁的极限承载力，具 有计算简便、材料强度发挥充分等优点。

7、有计算简便、材料强度发挥充分等优点。 但是，按塑性方法设计连续组合梁时，应保证各但是，按塑性方法设计连续组合梁时，应保证各 控制截面、尤其是负弯矩区具备良好的延性。控制截面、尤其是负弯矩区具备良好的延性。 u M u M u q n l 施工时可能发施工时可能发 生的整体失稳生的整体失稳 负弯矩区段可能负弯矩区段可能 发生的侧扭失稳发生的侧扭失稳 介于局部失稳介于局部失稳 和整体失稳之间和整体失稳之间 可采用可采用钢规钢规整体稳定公式验算。整体稳定公式验算。 增强稳定性措施增强稳定性措施 当抗剪连接件足够时，连续组合梁的破坏主要当抗剪连接件足够时，连续组合梁的破坏主要 取决于各控制截面的弯矩、

8、剪力或二者的组合。取决于各控制截面的弯矩、剪力或二者的组合。 控制截面一般取在弯矩最大的截面、剪力最大控制截面一般取在弯矩最大的截面、剪力最大 的截面、有较大集中力作用的位置以及组合梁截面的截面、有较大集中力作用的位置以及组合梁截面 突变处。突变处。 按不同受力阶段考虑应力历程。按不同受力阶段考虑应力历程。 正弯矩区段验算方法同简支组合梁，负弯矩区正弯矩区段验算方法同简支组合梁，负弯矩区 段弯曲验算，忽略翼板混凝土的受拉作用，只考虑段弯曲验算，忽略翼板混凝土的受拉作用，只考虑 有效宽度的负弯矩钢筋和钢梁对承载力的贡献，并有效宽度的负弯矩钢筋和钢梁对承载力的贡献，并 将钢筋与钢梁的弹性模量取同一

9、值。将钢筋与钢梁的弹性模量取同一值。 sts stssst e AA hhhA x 1 对钢梁中和轴取矩对钢梁中和轴取矩 hsths1 xe 1s 2s s st st 施工施工 使用使用叠加叠加 负弯矩作用下的弹性应力图负弯矩作用下的弹性应力图 e b st A s A ys hs yst 22 2 11 ststess stessstess yAxAII hxhhy,xhy hsths1 xe 1s 2s s st st 施工施工 使用使用叠加叠加 e b st A s A ys hs yst ystssssss ss s s ss s st st st s s s s s fff I y

10、hM I hhM f I yM I yM I hM ， ， ， 2121 2 2 2 11 1 2 2 2 2 2 11 1 施工施工使用使用 1s 2s s w A fb A ft A st A 塑性中和轴在钢梁腹板内塑性中和轴在钢梁腹板内 ftfbw st st AAAfAf ：判式判式 ft Af y w stst 2 4 21 SSfM s 43 50y.yAfMMM ststsu 如何确定如何确定y3？ 如何确如何确 定？定？ 塑性中和轴在钢梁上翼缘内塑性中和轴在钢梁上翼缘内 fAAfAAAf: ststftfbw 判式判式 y1 yst fstfst f f f 2f yt fb

11、fAAf yX t stst t 2 0 有有由由 2 1 t stststu y yAffAfAyMM ft A fb A w A 对钢筋合力点取矩对钢筋合力点取矩 t b 连续组合梁连续组合梁 中间支座截面同中间支座截面同 时存在弯矩和剪时存在弯矩和剪 力作用力作用，二者具，二者具 有相关性，由于有相关性，由于 剪力的存在，受剪力的存在，受 弯承载力肯定会弯承载力肯定会 有所降低，但相有所降低，但相 关机理较复杂，关机理较复杂， 基于塑性的相关基于塑性的相关 公式尚未建立。公式尚未建立。 负弯矩区剪力负弯矩区剪力-弯矩相关曲线弯矩相关曲线 按塑性按塑性 考虑强化考虑强化 fstAst0.1

12、5fA 一般情况下剪力不会成为控制内力，据一般情况下剪力不会成为控制内力，据钢钢 规规，当采用塑性方法计算组合梁的承载力时，当采用塑性方法计算组合梁的承载力时， 当负弯矩区当负弯矩区fstAst0.15fA时，可不考虑弯剪相互作时，可不考虑弯剪相互作 用。用。 试验和分析表明，混凝土翼板对竖向抗剪起试验和分析表明，混凝土翼板对竖向抗剪起 有利作用，但一般忽略混凝土翼板的影响，只考有利作用，但一般忽略混凝土翼板的影响，只考 虑钢梁腹板的作用。虑钢梁腹板的作用。 wwh ftV 不考虑相关性不考虑相关性 【例题【例题4-34-3】一连续组合梁的支座截面尺寸如一连续组合梁的支座截面尺寸如 图所示，所配钢筋为图所示，所配钢筋为7 16（Ast=1407mm2） HRB335级（级（fst=300N/mm2），钢梁为），钢梁为Q235级级 钢（钢（f=215N/mm2，fv=125N/mm2）焊接截面，）焊接截面， 截面尺寸为截面尺寸为320150812，试按塑性方法，试按塑