鋼-混凝土組合梁

鋼－混凝土組合梁同鋼筋混凝土梁相比，可以減輕結構自重，減小地震作用，減小截面尺寸，增加有效使用空間，節省支模工序和模板，縮短施工週期，增加梁的延性等。同鋼樑相比，可以減小用鋼量，增大剛度，增加穩定性和整體性，增強結構抗火性和耐久性等。

近年來，鋼－混凝土組合梁在我國城市立交橋樑及建築結構中已得到了越來越廣泛的應用，並且正朝着大跨方向發展。鋼－混凝土組合梁在我國的應用實踐表明，它兼有鋼結構和混凝土結構的優點，具有顯著的技術經濟效益和社會效益，適合我國基本建設的國情，是未來結構體系的主要發展方向之一。

在鋼－混凝土組合梁彈性分析中，採用以下假定：

1、鋼材與混凝土均為理想的彈性體。

2、鋼筋混凝土翼緣板與鋼樑之間有可靠的連接交互作用，相對滑移很小，可以忽略不計。

3、平截面假定依然成立。

4、不考慮混凝土翼緣板中的鋼筋（該假設只在正彎矩承載力計算時成立，負彎矩承載力計算式需考慮鋼筋作用 ^[1]  ）。

鋼－混凝土組合梁彈性分析採用換算截面法。(a)表示換算前截面，(b)表示換算後截面。換算截面法的基本原理是：混凝土翼緣板按照總力不變及應變相同條件，換算成彈性模量為Es、應力為бs的與鋼等價的換算截面面積。具體計算時，為了混凝土截面重心高度換算前後保持不變，換算時混凝土翼緣板厚度不變而僅將翼緣板有效翼緣寬度be除以α E（鋼材彈性模量與混凝土彈性模量的比值）。

求得等價的鋼樑截面後，可以按照材料力學的方法來計算截面的抗彎承載力。設換算後截面的慣性矩為 I換算，換算截面形心軸距離鋼樑底部為y 換算，組合梁總高為y換算作用在截面上的彎矩為M，

而組合梁撓度的計算，則按照換算截面慣性矩計算組合梁截面剛度後，再由結構力學的方法計算梁的撓度。

根據《公路橋涵鋼結構及木結構設計規範》（JTJ025－86），對鋼－混凝土組合梁進行了設計。鋼樑選為Q345B鋼，混凝土翼緣板用 C40混凝土，剪力連接件採用10槽鋼。組合梁總高為1650mm，跨高比約為31.5。組合梁截面換算慣性矩為8.576×1010mm^4，而純鋼樑的截面慣性矩只有5.228×10 10mm^4，組合梁截面慣性矩是純鋼樑的1.64倍，大大提高了組合梁的剛度，減小了組合梁在荷載作用下的撓度。

荷載不利組合後計算得鋼樑底部纖維的應力為129MPa，混凝土上表面壓應力為15.2MPa。因為阿克蘇市位於西北，氣候乾燥，混凝土收縮、徐變比較大，且晝夜温差較大，所以應計算由於混凝土收縮、徐變以及鋼樑和混凝土由於驟變温差而導致的附加應力及附加撓度。經計算：由於收縮、徐變而引起的附加撓度為10.3毫米，由於温差而引起的附加撓度為11毫米。且由於混凝土收縮、徐變引起的混凝土應力為拉應力，部分抵銷了荷載作用下引起的壓應力，是偏於安全的。至於由此引起的鋼樑應力，由於相對於荷載引起的應力很小，可以忽略不計。實際施工時，通過起拱消去由於永久荷載以及一半基本可變荷載作用而產生的撓度。

實際工程應用中，鋼－混凝土組合梁一般採用栓釘作為剪力連接件。該工程針對阿克蘇地區以前沒有采用過組合梁，栓釘焊接質量不易保證，故改用槽鋼剪力連接件。但是，《鋼結構設計規範》（GBJ17－88）以及《鋼－混凝土組合結構設計與施工規程》（DL/T5085－1999）規定槽鋼肢尖的方向應該沿槽鋼受剪力方向。這容易使設計人員和施工人員搞混，造成不必要的負擔。研究表明：槽鋼肢尖的方向對槽鋼剪力連接件的抗剪性能並沒有明顯的影響，所以在即將頒佈的新《鋼結構設計規範》中將取消這一規定，這大大方便了設計和施工。 ^[1]