傅昶彬課件系列-組合結(jié)構(gòu)第四章鋼混凝土組合梁3

四川大學(xué)學(xué)建環(huán)學(xué)學(xué)院2015.9傅昶彬課課件系列列—組合結(jié)構(gòu)構(gòu)第四章鋼鋼-混凝土組組合梁（3）主要內(nèi)容容◆抗剪連接接件設(shè)計(jì)計(jì)◆混凝土翼翼板的設(shè)設(shè)計(jì)及構(gòu)構(gòu)造要求求◆組合梁正正常使用用階段驗(yàn)驗(yàn)算4.8抗剪連接接件設(shè)計(jì)計(jì)4.8.1抗剪連接接件的受受力性能能◆剛性連接接件◆柔性連接接件◆完全抗剪剪連接◆部分抗剪剪連接連接件的的變形典型剪力力-滑移曲線線栓釘破壞壞后的變變形狀況況界面處受受栓釘擠擠壓混凝凝土的斷斷痕4.8.2抗剪連接接件的主主要類型型和特點(diǎn)點(diǎn)抗剪連接接件形式式剛性連接接件柔性連接接件4.8.3栓釘?shù)牟牟男砸笄蠹霸囼?yàn)驗(yàn)方法栓釘與焊焊接瓷環(huán)環(huán)栓釘焊接部部位的材質(zhì)質(zhì)要求栓釘焊接施施工栓釘規(guī)格4.8.3栓釘?shù)牟男孕砸蠹霸囋囼?yàn)方法方式一：梁式試驗(yàn)◆試驗(yàn)?zāi)康拇_定單顆栓栓釘?shù)目辜艏舫休d力。?！粼囼?yàn)方式梁式試驗(yàn)和和推出試驗(yàn)驗(yàn)。梁式試驗(yàn)參參考論文蔡楠等組合梁連接接件（栓釘釘）剪切滑滑移的試驗(yàn)驗(yàn)研究4.8.3栓釘?shù)牟男孕砸蠹霸囋囼?yàn)方法方式二：歐洲規(guī)范4的標(biāo)準(zhǔn)推出出試件正視側(cè)視俯視主要有連接接件彎剪破破壞和連接接件附近混混凝土受壓壓劈裂破壞壞兩種形式式。4.8.3栓釘?shù)牟男孕砸蠹霸囋囼?yàn)方法◆試驗(yàn)結(jié)論推出試驗(yàn)比比梁式試驗(yàn)驗(yàn)所得栓釘釘抗剪承載載力低，但但偏低不多多，用推出出試驗(yàn)承載載力設(shè)計(jì)偏偏于安全。。推出試驗(yàn)中中栓釘?shù)氖苁芰顟B(tài)與與正彎矩作作用下組合合梁中的受受力狀態(tài)較較為一致，，但在負(fù)彎彎矩作用下下，組合梁梁中混凝土土翼板受拉拉，抗剪連連接件的剛剛度和極限限承載力比比推出試驗(yàn)驗(yàn)得到的結(jié)結(jié)果低。因因此，需要要對(duì)負(fù)彎矩矩區(qū)栓釘?shù)牡目辜舫休d載力進(jìn)行折折減（據(jù)《鋼規(guī)》，中間支座座乘0.9、懸臂乘0.8折減系數(shù)））。討論：為何推出試試驗(yàn)比梁式式試驗(yàn)所得得栓釘抗剪剪承載力低低？4.8.4抗剪連接件件的構(gòu)造要要求◆連接件一般般要求P77,P78◆栓釘連接件件的要求◆槽鋼連接件件和彎筋連連接件的構(gòu)構(gòu)造要求栓釘構(gòu)造一一般要求td≤1.5t≥30≥15≥100≥20hc≥4d@min（400,4hc）板縱筋4.8.5抗剪連接件件的承載力力計(jì)算依據(jù)推出試試驗(yàn)，主要要考慮兩種種破壞形式式。1971年Fisher給出的單顆顆栓釘抗剪剪承載力計(jì)計(jì)算公式：栓釘截面混凝土抗壓壓強(qiáng)度混凝土彈性性模量平均均值栓釘極限抗抗拉強(qiáng)度◆實(shí)心混凝土土翼板1.栓釘連接件件4.8.5抗剪連接件件的承載力力計(jì)算我國(guó)《鋼規(guī)》基于統(tǒng)計(jì)回回歸分析，，得出當(dāng)栓栓釘長(zhǎng)徑比比≥4時(shí)的單顆栓栓釘抗剪承承載力計(jì)算算公式：強(qiáng)屈比，4.6級(jí)栓釘1.67◆實(shí)心混凝土土翼板1.栓釘連接件件4.8.5抗剪剪連連接接件件的的承承載載力力計(jì)計(jì)算算◆壓型型鋼鋼板板混混凝凝土土組組合合板板栓釘釘破破壞壞模模式式實(shí)心心混混凝凝土土板板壓型型鋼鋼板板混混凝凝土土組組合合板板破壞壞模模式式有有別別，，連連接接件件抗抗剪剪承承載載力力更更低低，，依依其其板板肋肋與與鋼鋼梁梁的的關(guān)關(guān)系系，，應(yīng)應(yīng)乘乘以以不不同同的的折折減減系系數(shù)數(shù)βv。1.栓釘釘連連接接件件4.8.5抗剪剪連連接接件件的的承承載載力力計(jì)計(jì)算算2.槽鋼鋼連連接接件件在不不具具備備栓栓釘釘焊焊接接設(shè)設(shè)備備條條件件下下采采用用。。槽鋼鋼翼翼緣緣平平均均厚厚槽鋼鋼腹腹板板厚厚槽鋼鋼長(zhǎng)長(zhǎng)度度3.彎筋筋連連接接件件通過(guò)過(guò)與與混混凝凝土土的的錨錨固固來(lái)來(lái)抵抵抗抗縱縱向向剪剪力力，，其其彎彎起起角角取取35°°～55°，當(dāng)當(dāng)滿滿足足錨錨固固長(zhǎng)長(zhǎng)度度時(shí)時(shí)。。4.8.6抗剪剪連連接接件件布布置置方方式式不等等距距布布置置按彈彈性性方方法法設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，要要求求任任意意截截面面的的連連接接件件受受力力低低于于其其承承載載力力設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值，，按按理理應(yīng)應(yīng)在在縱縱向向剪剪力力較較大大的的支支座座或或集集中中力力作作用用處處布布置置較較多多的的連連接接件件，，而而其其余余位位置置則則可可減減少少連連接接件件的的數(shù)數(shù)量量，，當(dāng)當(dāng)活活荷荷載載水水平平較較高高且且位位置置變變化化較較明明顯顯時(shí)時(shí)，，連連接接件件需需要要根根據(jù)據(jù)剪剪力力包包絡(luò)絡(luò)圖圖進(jìn)進(jìn)行行布布置置，，這這不不僅僅設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)較較為為復(fù)復(fù)雜雜，，給給栓栓釘釘施施工工也也帶帶來(lái)來(lái)很很大大困困難難。。連續(xù)續(xù)組組合合梁梁剪剪跨跨段段劃劃分分有等等距距布布置置和和不不等等距距布布置置兩兩種種選選擇擇。。等距布置實(shí)際工程多采采用柔性連接接件的組合梁梁，在承載力力極限狀態(tài)時(shí)時(shí)，混凝土板板與鋼梁間將將發(fā)生較充分分的剪力重分分布，使得各各個(gè)連接件的的受力趨于均均勻，因此也也可以采用塑塑性方法布置置連接件，即即等間距布置置抗剪連接件件，這給設(shè)計(jì)計(jì)施工均帶來(lái)來(lái)很大方便。。4.8.6抗剪連接件布布置方式4.8.6抗剪連接件布布置方式1.按彈性理論計(jì)計(jì)算◆換算截面法◆短期效應(yīng)與長(zhǎng)長(zhǎng)期效應(yīng)鋼梁與混凝土土翼板交界面面單位長(zhǎng)度剪剪力設(shè)計(jì)值：：短期換算慣性性矩長(zhǎng)期換算慣性性矩短期換算截面面交界面以上上面積矩長(zhǎng)期換算截面面交界面以上上面積矩4.8.6抗剪連接件布布置方式1.按彈性理論計(jì)計(jì)算按所劃分的剪剪跨段計(jì)算確確定抗剪連接接件數(shù)量m1剪跨總剪力m1剪跨連接件數(shù)數(shù)量4.8.6抗剪連接件布布置方式1.按塑性理論計(jì)計(jì)算連續(xù)組合梁剪剪跨段劃分采用栓釘?shù)热崛嵝钥辜暨B接接件，在極限限狀態(tài)下各剪剪跨段內(nèi)的抗抗剪連接件的的受力幾乎相相等。正彎矩區(qū)段剪剪跨縱向剪力設(shè)計(jì)計(jì)值負(fù)彎矩區(qū)段剪剪跨縱向剪力設(shè)計(jì)計(jì)值各剪跨段內(nèi)抗抗剪連接件數(shù)數(shù)量4.8.6抗剪連接件布布置方式1.按塑性理論計(jì)計(jì)算有較大集中力力作用時(shí)抗剪剪連接件布置置【例題4-4】試按彈性和塑塑性方法分別別設(shè)計(jì)例題4-1中組合梁的抗抗剪連接件數(shù)數(shù)量，抗剪連連接件采用Q235鋼φ16×70栓釘。解：①?gòu)椥苑椒á谒苄苑椒?.6級(jí)栓釘作業(yè)P98習(xí)題1③分別按彈性方方法和塑性方方法計(jì)算確定定栓釘數(shù)量。。4.8.7部分抗剪連接接組合梁承載載力計(jì)算壓型鋼板組合合梁可能由于于尺寸受限無(wú)無(wú)法按完全抗抗剪連接設(shè)計(jì)計(jì)。此外，在在滿足承載力力和變形條件件下，組合梁梁的承載力并并未充分發(fā)揮揮時(shí)，也可按按部分抗剪連連接組合梁設(shè)設(shè)計(jì)?？辜暨B接程度度系數(shù)部分連接件數(shù)數(shù)量完全連接件數(shù)數(shù)量4.8.7部分抗剪連接接組合梁承載載力計(jì)算Mu與r的關(guān)系曲線Mu/MufMs/Muf當(dāng)r<0.5時(shí)，可能發(fā)生生抗剪連接件件剪斷的脆性性破壞，故要要求設(shè)計(jì)部分分抗剪連接組組合梁必須滿滿足r≥0.5。4.8.7部分抗剪連接接組合梁承載載力計(jì)算部分抗剪連接接組合梁的極極限抗彎承載載力計(jì)算方法法與完全抗剪剪連接組合梁梁相似。①抗剪連接件具具有充分的塑塑性變形能力力；②計(jì)算截面應(yīng)力呈矩形分布，，混凝土翼板板中的壓應(yīng)力達(dá)到到抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值，鋼梁梁的拉、壓應(yīng)力分別達(dá)達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值；③混凝土翼板板中的壓力等等于最大彎矩矩截面一側(cè)抗剪連接件件所能夠提供供的縱向剪力力之和；④忽略混凝土土的抗拉作用用?！粲?jì)算假定4.8.7部分抗剪連接接組合梁承載載力計(jì)算◆正截面承載力力計(jì)算公式4.8.7部分抗剪連接接組合梁承載載力計(jì)算◆正截面承載力力計(jì)算公式【例題4-5】采用P83例題4-4中按彈性方法法計(jì)算確定的的抗剪連接件件數(shù)量，驗(yàn)算算P63例題4-2組合梁塑性抗抗彎承載力是是否滿足要求求。解：計(jì)算公式4.9混凝土翼板的的設(shè)計(jì)及構(gòu)造造要求混凝土翼板受受多種應(yīng)力作作用，處于復(fù)復(fù)雜的應(yīng)力狀狀態(tài)。應(yīng)主要要考慮翼板的的縱向抗剪能能力是否滿足足要求。翼板可能發(fā)生生縱向剪壞的的界面驗(yàn)算公式解讀詳P874.10組合梁正常使使用階段驗(yàn)算算涉及撓度驗(yàn)算算和負(fù)彎矩區(qū)區(qū)段裂縫寬度度驗(yàn)算兩個(gè)問問題。4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析1.組合梁變形特特點(diǎn)◆交界面滑移產(chǎn)產(chǎn)生附加撓度度◆混凝土翼板收收縮徐變使撓撓度增大◆混凝土翼板受受拉開裂形成成變截面剛度度◆剪力滯后估計(jì)計(jì)不準(zhǔn)確對(duì)變變形的影響◆溫度作用對(duì)變變形的影響……組合梁的實(shí)際際撓度大于換換算截面按結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法法計(jì)算的彎曲曲撓度。4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析組合梁撓度按換算截面計(jì)計(jì)算的撓度滑移附加撓度度2.滑移附加撓度度分析◆分析思路①簡(jiǎn)化問題提出出假定→②微微段梁滑移變變形模型→③③由微段梁靜靜力平衡條件件、④物理?xiàng)l條件和⑤變形形條件→⑥建建立滑移變量量s的微分方程→→⑦求解微分分方程并由邊邊值條件確定定方程解系數(shù)數(shù)→⑧建立滑滑移變量s與附加撓度的的關(guān)系→⑨得得出附加撓度度公式→⑩對(duì)附加撓度度公式進(jìn)行簡(jiǎn)簡(jiǎn)化?！艉?jiǎn)化假定①鋼梁與混凝土土板交界面上上的水平剪力力與相對(duì)滑移成正比比（同一截面處處鋼梁與混凝凝土翼板間的水平平位移差）；②鋼梁和混凝凝土翼板具有有相同的曲率率并分別符合平截面假假定；③忽略鋼梁與與混凝土翼板板間的豎向掀掀起作用。4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析2.滑移附加撓度度分析◆滑移微分方程程4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析2.滑移附加撓度度分析簡(jiǎn)支組合梁撓撓度計(jì)算模型型一個(gè)連件間距距范圍內(nèi)剪力力任務(wù)：建立微微分方程同一截面栓釘釘個(gè)數(shù)ns單個(gè)栓釘極限限抗剪承載力力微段梁變形模模型◆滑移微分方程程y1◆滑移微分方程程教材P89式（4-74）有誤教材缺此式◆滑移微分方程程P89式（4-79）有誤彎矩拉應(yīng)變軸力壓應(yīng)變軸力拉應(yīng)變彎矩壓應(yīng)變◆滑移微分方程程教材P89式4-82有誤◆滑移微分方程程教材P90參數(shù)有誤◆滑移微分方程程教材P90式（4-83）有誤◆方程解與附加加曲率的關(guān)系系◆方程解與附加加曲率的關(guān)系系4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析2.滑移附加撓度度分析hhshc教材P90式（4-85）有誤◆附加撓度4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析2.滑移附加撓度度分析待定常數(shù)用換算截面計(jì)算滑移引起◆附加撓度4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析2.滑移附加撓度度分析教材P90式（4-88）有誤，推導(dǎo)導(dǎo)結(jié)果與（4-91）相同◆附加撓度4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析2.滑移附加撓度度分析作業(yè)試推導(dǎo)以上兩兩種受力模式式的附加撓度度公式。集中力到跨中中的距離教材P90式（4-89）和式（4-92）有誤◆簡(jiǎn)化撓度公式4.10.1組合梁變形特特點(diǎn)及分析2.滑移附加撓度度分析按長(zhǎng)期荷載或短期荷載及相應(yīng)換算截面計(jì)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(jì)計(jì)算方法無(wú)論是簡(jiǎn)支組組合梁還是連連續(xù)組合梁，，均要求按荷荷載標(biāo)準(zhǔn)組合合和荷載準(zhǔn)永永久組合兩種種情況進(jìn)行撓撓度驗(yàn)