钢—混凝土范文

钢—混凝土范文（精选11篇）

钢—混凝土 第1篇

钢-混凝土组合结构和钢筋混凝土结构相比, 可以减轻自重, 减小地震作用, 减小构件截面尺寸, 增加有效使用空间, 降低基础造价, 节省支模工序和模板, 缩短施工周期, 增加构件和结构的延性等。和钢结构相比, 可以减小用钢量, 增大刚度, 增加稳定性和整体性, 增强结构的抗火性和耐久性等。

钢混凝土组合构件的主要型式

钢混凝土组合构件的主要型式有组合楼盖、组合梁、组合柱以及组合节点等结构形式, 下面进行简要概述。

1、组合楼盖

组合楼盖的标准构造做法是采用高强、轻规格的带有各种形式的凹凸肋与各种形式槽纹的压型钢板楼盖, 上面浇筑混凝土面层。压型钢板常见的压型形式分为三类:闭口形槽口的压型钢板;开口形槽口压型钢板, 在其腹板翼缘上轧制凹凸槽纹作为剪力连接件;开口形槽口压型钢板, 同时在它的翼缘上另焊附加钢筋。

2、钢混凝土组合梁

(1) 将钢梁和混凝土板组合在一起形成钢混凝土组合梁。混凝土板可以是现浇的混凝土板、预制的混凝土板、压型钢板混凝土组合拌和预应力混凝土板。钢梁可以用轧制或焊接钢梁。钢梁形式有工字钢、槽钢或箱型钢梁。

(2) 预应力钢一混凝土组合梁是在钢一混凝土组合梁基础上发展起来的, 它是在组合结构承受外荷载前施加一偏心压力, 使其在外荷载和预应力共同作用下的应力限制在特定范围。在钢一混凝土组合梁施加预应力可节约钢材10%~30%, 降低造价10%~20%。和混凝土结构施加预应力不同, 组合结构施加预应力不是消除材料差异, 使脆性材料转变成弹性材料, 而是扩大材料的弹性工作范围, 更加充分地利用高强材料, 发挥材料特性, 尤其发挥钢材受拉、受压双向强度都高的特性。因而它具有更加良好的受力性能和经济性能。预应力钢一混凝土组合梁的有以下优点:扩大结构的弹性工作范围, 调整结构中的内力分布, 减小结构变形;可以有效利用高强钢材, 减轻结构自重;预应力降低了最大拉应力, 使低韧性钢梁的脆断可能性减小, 增强了结构的疲劳抗力;因此, 当梁跨度、荷载较大时, 及对刚度要求较高或需高空作业的结构, 采用预应力钢一混凝土组合梁具有更大的优越性, 但是预应力钢一混凝土组合粱的不足之处在于锚固构造要求较高, 及防腐防火要求严格。

3、钢混凝土组合柱

钢混凝土组合柱主要有钢管混凝土柱, 钢骨混凝土柱和外包钢混凝土柱几种形式。

(1) 钢管混凝土结构及特点

钢管混凝土结构钢管中填充混凝土, 一般混凝土中不再配置纵向钢筋与钢箍, 所用钢管一般为薄壁圆钢管。按截面形式不同, 钢管混凝土分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。工程中常用的几种截面形式有圆形、正方形和矩形。一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。实际结构中, 根据钢管作用的差异, 钢管混凝土柱又可分为两种形式:一是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷初期即共同受力;二是外加荷载仅作用在核心混凝土上, 钢管只起对其核心混凝土的约束作用, 即所谓的钢管约束混凝土。受压的钢管刚度低, 容易发生局部屈曲, 所填充的混凝土大大增加了钢管的侧向刚度, 从而提高了结构所承受的极限压力。薄壁钢管对混凝土形成一个紧箍, 改变混凝土的单轴受力为三向受压, 混凝土的抗压强度提高1倍以上。另外模板、施工速度快, 抗震性能也很好。

(2) 钢骨混凝土构件

钢骨混凝土构件又称型钢混凝土 (SRC) 结构, 是把型钢 (S) 置入钢筋混凝土 (RC) 中, 使型钢、钢筋 (纵筋和箍筋) 、混凝土三种材料元件协同工作以抵抗各种外部作用效应的一种结构。它是钢一混凝土组合结构的一种形式, 其截面组成特征是型钢钢筋混凝土的钢材全部被包在混凝土内部, 型钢与钢筋骨架的外面有一层混凝土外壳 (外包钢筋混凝土结构和钢管混凝土结构的型钢是外露的) 。型钢混凝土中的型钢除采用轧制型钢外, 还广泛使用焊接型钢, 此外还配合使用钢筋和钢箍。型钢混凝土梁和柱是最基本的构件, 在配置实腹型钢的构件中还配有少量钢筋与钢箍。钢骨混凝土配置的型钢形式可以分为实腹式与格构式两大类。前者的强度、刚度、延性均较好, 远比后者优越。研究表明, 它在抗震时吸收能量是空腹式的2倍。

(3) 外包钢组合结构

(1) 外包钢组合结构即在混凝土柱四角配以角钢, 其受力性能类似于配置角钢骨架的型钢混凝土柱, 但因为钢材外露, 有方便与其他各种钢附件连接的优点, 方便施工。缺点是防腐, 防锈, 防火要求较高, 以及外观不够整齐美观。外包钢组合结构的另一优点是可以用于加固。

(2) 新型外包钢一混凝土组合梁截面形式是从传统钢一混凝土组合梁基础上发展而来.继承了传统钢一混凝土组合梁的优点摈弃了缺点.是传统钢一混凝土组合梁的优化形式。

虽然单个新型钢一混凝土组合粱构件费用较高.但是我们从整体角度出发, 考虑到基础成本降低、模板成本降低、抗震性能改善带来抗震措施成本降低、施工周期短以及环保等方面带来的综合效益此种结构具有很好的经济效益。

总结

常用的钢-混凝土组合结构主要包括以下五大类:压型钢板混凝土组合板;钢-混凝土组合梁;钢骨混凝土结构;钢管混凝土结构;外包钢混凝土结构。钢-混凝土组合结构体系包括有, 组合框架结构体系, 横向组合结构体系, 竖向混合结构体系, 巨型结构体系。

参考文献

[1]冯战坤、卜延渭:《钢-混凝土组合结构的特点和现状》, 陕西建筑, 2008, 10, 32-35。

[2]李波:《钢-混凝土组合结构发展趋势探析》, 吉林建筑工程学院学报, 2009, 27 (2) 17-19。

[3]汤义鹏、郭艳坤:《钢-混凝土组合结构构件工作性能的研究进展》, 华北水利水电学院学报, 2010, 31 (4) 46-49。

钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工技术 第2篇

钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工技术

由于钢材的弹性模量、导热系数及热膨胀系数均与沥青铺装层有较大差异,因此,钢桥面的铺装技术在国际上一直是个热点和难点.通过湖州市新大通桥钢箱梁桥面铺装环氧沥青混凝土的应用,从原材料质量、混合料性能、配合比设计、拌和生产、现场摊铺和碾压等施工技术作了研究和总结,工程实体质量取得了较理想的结果.

作 者：张长福 俞炎龙 隆劲军 Zhang Changfu Yu Yanlong Long Jinjun 作者单位：湖州市政工程有限公司,浙江,湖州,313000刊 名：市政技术英文刊名：MUNICIPAL ENGINEERING TECHNOLOGY年，卷(期)：28(1)分类号：U443.33关键词：钢桥 桥面铺装 环氧沥青混凝土 施工技术

钢—混凝土混合结构组合梁设计探讨 第3篇

关键词：钢-混凝土组合结构;组合梁;设计

钢梁与混凝土翼板组合，并且因在钢梁上设置了抗剪连接件，使钢梁与混凝土翼板得以共同承受外力，较之单独工作的钢梁或钢筋混凝土梁承载能力显著提高，这种结构就称之为钢-混凝土混合结构组合梁（简称钢-混凝土组合梁）或钢与混凝土组合梁。据介绍^[1]，与独立钢梁比较，钢-混凝土组合梁可节省钢材20%～40%，相应地降低造价10%～30%;与钢筋混凝土梁比较，钢-混凝土组合梁施工更便捷，不仅可节省模板和支撑工序，还可缩短工期，方便安装管线。由于钢-混凝土组合梁优势明显，因而在工民建工程项目中获得广泛应用。然而我国大规模应用钢-混凝土组合梁主要发生在最近20余年时间里，随着《钢结构设计规范》（GBJ 17-88）和《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）对钢-混凝土组合梁的规范和完善，钢-混凝土组合梁设计方法得以推广和应用^[2]。为了更好地开展钢-混凝土组合梁设计工作，本文对相关问题进行了探讨。

1钢-混凝土组合梁的组成、形式及特点

钢-混凝土组合梁由混凝土翼板、钢梁、抗剪连接件及板托所组成。混凝土翼板主要承担受压翼缘作用，在组合梁负弯矩区工作，GB 50017-2003第11.1.2条规定了翼板有效宽度的计算方法，而实际翼板宽度大得多，在有效宽度范围内应力分布被认为是均匀的。钢梁大部分处于组合梁的受拉区，主要承受拉力和剪力，在弯矩作用下上翼缘比下翼缘受力小，所以通常上翼缘截面设计的更小一些，以节省钢材。钢梁截面有工字形、槽钢形、箱形、蜂窝形、钢桁架等多种形式。抗剪连接件是为了确保钢梁与混凝土翼板共同工作的关键构件，以限制钢梁与混凝土翼板之间相对滑移和抵抗使两者产生分离的“揭拉力”。抗剪连接件常用形式有栓钉、槽钢和弯筋三种。GB 50017-2003第11.3节给出了这三种连接件的计算方法。栓钉不需考虑方向，但槽钢翼缘肢尖应指向水平剪力方向，弯筋倾角方向应顺着受力方向。板托的作用是增加梁高，节省钢材，但也增加了施工支模的工作量，然而设置板托的好处超过了不足，一般情况下应予设置，但在梁截面计算时可不考虑板托作用。按照受力特点，组合梁分简支组合梁和连续组合梁两种形式，由于连续组合梁中间支座负弯矩区构造较为复杂，所以受力状况比简支组合梁复杂，GBJ 17-88只列入了简支组合梁设计内容，直到GB 50017-2003才补充了连续组合梁负弯矩区的计算内容。从钢梁与混凝土翼板接触面的滑移大小，组合梁分为完全抗剪连接和部分抗剪连接，剪力连接程度降低虽会导致组合梁跨中挠度增加，但部分抗剪连接可有效节省造价^[3]。

2钢-混凝土组合梁的设计

组合梁截面应力的计算可分别采用塑性理论和弹性理论两种方法进行计算，由于GB 50017-2003推荐塑性理论计算方法，不少结构设计人员往往忽视了弹性理论的应用，事实上在特定条件下运用弹性理论设计具有更好的经济效果。根据相关研究^[4]，在钢截面高度受限制情况下，采用塑性理论设计比非组合梁经济性好，但是在组合梁跨度不大的情况下，采用弹性理论设计比塑性理论设计经济效果更好，例如楼面跨度在9～15m时，弹性理论设计方案比塑性理论设计方案可节省用钢量7.5%～28%。这是因为组合梁跨度较小时，塑性理论设计方案由于要兼顾宽厚比，梁截面难以设计得太小，导致其刚度和承载力的浪费，但弹性理论设计方案梁截面可以设计得更轻薄，通过增加钢梁高度获得更大的抗弯性能和刚度，所以两者经济效果就有明显差异。

2.1截面几何特性

组合梁按弹性理论计算时，其截面不考虑塑性铰出现，钢梁受压翼缘的宽厚比可按GB 50017-2003第4.3.8条的公式进行计算。由于钢梁和混凝土被看作两种不同的弹性材料，计算组合梁的截面几何特性时需将两种材料换算为等效的一种材料。截面换算时，假定混凝土板厚不变，混凝土截面重心沿截面高度方向也不变，则按荷载短期效应设计的等效宽度为;若按荷载长期效应进行设计，考虑到混凝土徐变的影响，混凝土板内的应力将会下降，钢梁内的压力亦会增加，故将等效宽度调整为。其中为混凝土翼板的有效宽度，可按GB 50017-2003第11.1.2条公式计算，为钢与混凝土弹性模量之比。计算荷载短期效应的截面特性，当弹性中和轴位于钢梁内时，换算为钢的组合截面，有，式中、分别为混凝土和钢梁的截面积。如果弹性中和轴位于混凝土板内，以弹性中和轴至混凝土板顶的距离代替，得到。换算为混凝土的组合截面，并且弹性中和轴位于钢梁内时，有;弹性中和轴位于混凝土板内时，混凝土的组合截面积为。考虑长期荷载效应时，可将等效宽度代替计算组合截面积。

2.2截面设计计算

2.2.1施工阶段

采用弹性理论进行组合梁设计，需要分别进行施工阶段和使用阶段的计算。在施工阶段，组合梁上的全部荷载都需要由钢梁承担，所以计算内容也就是钢梁的强度和稳定性计算。钢梁截面正应力与剪应力可按GB 50017-2003第4.1.1和4.1.2条公式计算，其中正应力如图1（a）所示。变形验算，可按计算挠度，其中为施工恒载与施工活载产生的均布荷载，为钢梁跨度，为钢的弹模，钢梁截面惯性积，为构件允许挠度。

2.2.2使用阶段

使用阶段，钢梁和混凝土翼板共同承担组合梁上的荷载，所以需按组合截面进行计算。再将两阶段的应力叠加，就得到组合梁所受应力。

考虑短期效应组合，可得到以下正应力公式：、、、，其中正应力如图1（b）所示。式中、分别为组合梁中的钢梁上、下翼缘正应力;、分别为组合梁中的混凝土翼板顶面、底面正应力;、分别为施工阶段、使用阶段荷载产生的弯矩;、分别为钢梁截面对上、下翼缘的截面模量;、分别为组合梁换算为钢的组合截面后对钢梁上、下翼缘的截面模量;、分别为组合梁换算为混凝土的组合截面后对混凝土顶面、底面的截面模量;、分别为钢、混凝土的强度设计值。

考虑长期效应组合，可得到以下正应力公式：，其中正应力如图1（c）所示。式中、分别为考虑混凝土徐变后组合梁中的钢梁上、下翼缘正应力;、分别为考虑混凝土徐变后组合梁中的混凝土翼板顶面、底面正应力;、分别为使用阶段恒载、活载产生的弯矩;、分别为考虑混凝土徐变后组合梁换算为混凝土的组合截面后对混凝土顶面、底面的截面模量;其他符号意义同前。

剪应力也按两阶段进行叠加，短期效应组合的计算公式为。式中为施工阶段恒载产生的剪力;、分别为使用阶段恒载、活载产生的剪力;、分别为钢梁

惯性矩、组合截面惯性矩;、分别为组合梁中在剪应力计算点以上部分对钢截面、换算截面中和轴的面积矩;为钢梁腹板厚度;为钢抗剪强度设计值。

钢与混凝土线膨胀系数相差不大，一般在建筑内部的混合梁结构，温度应力可忽略，但室外环境中因混凝土传热性比钢差得多，这个时候需要考虑温度应力影响，必要时还应采取保温隔热措施。

组合梁挠度可按进行计算，其中、分别为换算为钢的组合截面惯性积和考虑恒载长期作用的组合截面惯性积;其他符号意义同前。

3 结语

钢-混凝土组合梁在我国大量应用的时间还不太久，一般理解主要承受动负荷的组合梁才适宜采用弹性理论进行分析，但实际上特定条件下不以动负荷为主的场合，运用弹性理论也具有经济效果好的优势，所以笔者撰此文希望设计人员开拓视野，运用好各种设计理论和方法。

参考文献：

[1]白崇平.钢与混凝土组合梁连接件的设计探讨[J].钢结构，2009，24（6）：15-17.

[2]陈敬.钢与混凝土组合梁的挠度计算公式分析[J].山西建筑，2011，37（5）：51-52.

[3]黄强.考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁非线性有限元分析[J].浙江建筑，2014，31（5）：20-23.

钢混凝土组合结构发展综述 第4篇

关键词：钢与混凝土,组合结构,发展,应用

1概述

多年来,组合结构的研究与应用得到迅速发展,已成为一种公认的新的结构体系。且与传统的四大结构(钢结构、木结构、砌体结构和钢筋混凝土结构)并列,扩展成为五大结构。

钢与混凝土组合结构依照钢材形式与配钢方式不同又有多种种类,并且一些新的结构形式仍在不断出现。目前研究较为成熟与应用较多的主要有下列几种[1,2,3]:

1)钢骨混凝土结构。钢骨混凝土结构是在混凝土中主要配置轧制或焊接型钢。在配置实腹型钢的构件中还配有少量钢筋与钢箍。这些钢筋主要是为了约束混凝土,是构造需要。这种结构形式在英、美等西方国家被称为“Concrete-Encased Steel”或“Steel Reinforced Concrete”等,前苏联则称之为劲性钢筋混凝土结构,日本则称之为铁骨铁筋。钢骨混凝土结构的特点是在混凝土中配置的是型钢,使构件承载能力、刚度大大提高,因而大大的减小肋构件的截面尺寸,明显增加肋房间的使用面积,也使房间中的设备、家具更好的布置。由于梁截面高度的减小,增加房间净

级三级;主楼为钢筋混凝土框架—核心筒结构,抗震等级二级,所以裙楼和主楼间设置了抗震缝,缝宽100 mm。两者作为两个单体分别进行建模计算。

4施工缝

因施工组织需要而在各施工单元按计划中断施工而形成的接缝,被称为施工缝。混凝土结构的后浇带属于施工缝的一种,后浇带是指现浇整体钢筋混凝土结构中,在施工期间保留的临时性温度和收缩变形缝。后浇带能起到两种作用:1)减少混凝土施工过程中的温度应力,起到伸缩缝的作用;2)调整结构不均匀沉降,起到沉降缝的作用。后浇带应设在对结构无严重影响的部位,即结构构件内力相对较小的位置,通常每隔30 m~40 m设一道,缝宽800 mm~1 000 mm,一般钢筋贯通不切断,且要配置适量的加强钢筋,待后浇带两侧混凝土浇筑完28 d后,将两侧的混凝土表面凿毛,再浇灌比设计强度等级高一级的混凝土(宜用加膨胀剂的补偿收缩混凝土),振捣密实并加强养护。

空,或降低房屋的层高与总高。强度、刚度的显著提高,使其可以运用于大跨、重荷及高层、超高层建筑中。钢骨混凝土结构不但强度、刚度明显增加,而且延性获得很大的提高,从而成为一种抗震性能很好的结构,所以尤其适用于地震区。钢骨混凝土结构的另一优点是施工安装时梁柱型钢骨架本身构成了一个刚度较大的结构体系,可以作为浇筑混凝土时挂模、滑模的骨架,不仅大量节省了模板支撑,也可以承担施工荷载。

2)组合梁。将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。混凝土板可以是现浇混凝土板,也可以是预制混凝土板、压型钢板混凝土组合板或预应力混凝土板。钢梁可以用轧制或焊接钢梁。

其特点同样是混凝土受压,钢梁主要受拉与受剪,受力合理,强度与刚度显著提高,充分利用混凝土的有利作用。并且由于侧向刚度大的混凝土板与钢梁组合连接在一起,很大程度上钢结构容易发生整体失稳和局部失稳。

3)压型钢板与混凝土组合板。这是在压成各种形式的凹凸肋与各种形式槽纹的钢板上浇筑混凝土而制成的组合板,依靠凹

实例:上海森普实业有限公司的仓库结构设计中,长度为90 m,由于屋面结构为轻钢屋面,可不设缝,但地下混凝土基础梁的长度超过规范限值,又由于基础梁不宜断开,所以在基础梁中部区段设置了一道后浇带,竣工后使用一直良好。

设置结构缝的目的是为了结构安全,但结构缝却在一定程度上影响了建筑使用和提高了工程造价。因此应本着结构安全、适用、经济的原则设置结构缝,必须设就设,能少设就少设,能不设就不设。在设置结构缝的问题上,应根据各建筑的具体特点,合理处理结构安全和建筑使用功能的矛盾。

参考文献:

[1]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].[2]GB 50017-2003,钢结构设计规范[S].[3]GB 50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[4]董红绢,赵跃红.浅谈砌体结构常见裂缝的鉴别和防治[J].

山西建筑,2008,34(28):167-168.

[5]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

Design and examples of building structure joints

CAI Xin-ran

Abstract:With an example,according to national building design norms,it makes an exploration on the role and design principles of expansion joints,settlement joints,seismic joints and construction joints.Then it holds that we should reasonably resolve structure safety and building function according to specific features of the architectures,when we makes a design on structures joints.

凸肋及不同槽纹使钢板和混凝土组合在一起。

压型钢板与混凝土组合板的特点就是利用混凝土造价低廉、抗压强度高、刚度大等特点作为板的受压区,而受拉性能好的钢材放在受拉区。代替板中的受拉钢筋,使两种材料合理受力,各得其所,都能发挥各自的优点。

4)钢管混凝土结构。钢管混凝土结构指的是在钢管中浇筑混凝土,并不另配钢筋。这种结构的主要特点是利用钢管约束混凝土,使得混凝土由原来的单向受压状态转变为三向受压状态。由于约束混凝土的强度大大提高,因此使构件承载能力大幅提高,从而构件截面可以大大减小。目前比较常用的钢骨截面形式是圆钢管。圆形截面的钢管在约束混凝土时受力更为合理。

2研究与工程应用

组合结构是一种很有发展前途的结构形式,有着诸多的优点,所以西方国家和日本等国在20世纪初即开始应用。比如1905年建成的日本田岬旧东京仓库,1918年建成的东京海上大厦,1921年设计建成的日本兴业银行,都是最早采用组合结构形式的一批建筑[1]。

进入20世纪80年代以来,随着我国经济的高速发展,高层建筑的数量增长显著,从而为组合结构,特别是钢骨混凝土结构在我国的应用创造了条件。迄今为止,我国已有大量采用钢骨混凝土结构形式的建筑物遍布大江南北:1)北京亮马河大厦饭店公寓大堂钢骨混凝土连廊设计:亮马河大厦饭店公寓是双塔建筑,主体17层,地下3层,大堂局部3层将双塔相联,大堂中的30 m天桥横跨两楼,天桥由两根梁组成一侧为20 m,另一侧为30 m。由于大堂净空有限,建筑要求天桥的30 m一侧梁最大截面高度不大于1.6 m,20 m一侧最大截面高度不大于1.0 m,经过各种结构形式的比较,决定采用刚度大、防火性能好、施工工艺相对简单的钢骨混凝土梁的结构方案[2];2)北京燕莎中心旅馆工程钢骨混凝土柱设计:该工程为西德、中国合资的项目,由商店,办公公寓楼及旅馆三部分组成,其中建筑群主体为底层大空间剪力墙结构。由于建筑功能要求,旅馆底层与南北群房连为一体,为开敞大空间,上部为小开间剪力墙体系,而建筑长度上又设置了两道伸缩缝,使受力体系变的十分复杂;建筑平面上框支层框架中间两轴线净距为2.7 m,因此要求柱截面尽量小。综合分析结构的使用功能要求和抗震性能要求,决定采用钢骨混凝土柱[4]。

组合结构在工程实践中得到广泛的应用,既源于研究工作的丰富成果,同时也推进了国内外学者对组合结构的深入研究。就目前情况而言,组合结构的研究工作开展的非常广泛,取得的研究成果层出不穷,本文仅对国内外研究的大体情况作一简单概括[1,2,3,5]。

关于型钢混凝土(即钢骨混凝土),欧美和日本等国最初研究配空腹式角钢骨架型钢结构,而后来主要着重研究配实腹型钢的结构。型钢混凝土结构的计算理论,国际上主要有三种:欧美的计算理论采用的是钢结构的计算方法,考虑混凝土的作用,在试验的基础上将试验曲线进行修正,突出反映在组合结构柱的计算方法上。前苏联的计算理论是基于钢筋混凝土的计算方法,认为型钢与混凝土是完全协同工作的,因此,前苏联的计算方法在某些方面偏于不安全。第三种是日本建立在叠加理论基础上的计算方法,认为型钢混凝土的承载能力是混凝土和型钢承载能力的叠加。三种方法中,日本采用的方法过于偏安全。

我国在型钢混凝土结构方面的研究与应用起始于20世纪80年代。西安建筑科技大学和原冶金部建筑研究总院最早开始,继而西南交通大学、重庆建筑大学、同济大学、清华大学、中国建筑科学院等高等院校、科研单位也展开了广泛的研究。进入20世纪90年代,对型钢混凝土框架结构进行的动、静试验,深入研究了型钢混凝土框架的力学性能,并在上述研究的基础上,我国自己制定了一套比较完整的设计计算理论。

压型钢板混凝土组合楼板开始应用于欧美国家,作为一种新型的结构形式,它的研究日益广泛深入的开展。组合板设计计算的关键问题在于解决压型钢板和混凝土板之间的剪切计算。美国的Ekberg教授和Porter教授首先在试验基础上,提出了组合面纵向剪切承载力的计算方法,并逐步推广应用于其他国家。20世纪80年代中期,我国开始引入并研究这种结构形式,由于其诸多的优点,很快就受到许多建设者的欢迎。

组合梁结构的应用已有很长的历史,但早期未考虑它们的组合作用,而是各自作为单独构件进行计算。美国最早考虑二者的组合连接,并将其计算方法纳入规范。组合梁设计与计算的关键问题是连接问题,许多学者对连接试件的试验研究、设计计算方法及施焊专用机具进行了广泛深入的研究,也取得了大量有价值的研究成果。

钢管混凝土结构是在型钢混凝土结构、配螺旋箍筋混凝土结构以及钢管结构的基础上发展起来的。前苏联的罗斯诺夫斯基等在试验方面作了大量工作。英国的聂基(Neogi P.K.)等人研究了钢管内混凝土三向受压强度的提高。近年来,英国的曼彻斯特大学一直在从事着钢管混凝土柱受力性能的试验与研究工作,同时研究钢管混凝土柱与钢梁的连接节点这一关键问题。美国的费隆、克劳尔和派克等人自二十世纪六七十年代以来对钢管混凝土结构的研究进行了大量的工作。我国对钢管混凝土的研究始于20世纪80年代,主要研究它的受力性能和设计计算方法,并且日趋完善。

参考文献

[1]赵鸿铁.钢与混凝土组合结构[M].北京:科学出版社,2001.

[2]孙慧中,沈文都.劲性钢筋混凝土结构——一种很有发展前途的结构形式[J].建筑科学,1992(2):95-96.

[3]饭冢信一.建筑业中组合结构的最新动向[J].赵雅文,译.国外建筑与城乡建筑,1993(1):201-202.

[4]张松林,舒赣平.预应力钢骨混凝土转换梁的设计和分析[J].工业建筑,1997,27(7):88-89.

预应力钢-混凝土组合梁的疲劳性能 第5篇

预应力钢-混凝土组合梁的疲劳性能

分析和总结7φ5钢绞线和栓钉连接件的疲劳试验成果,建议相应的疲劳强度取值;进行了两片简支和两片连续预应力钢-混凝土组合梁的疲劳试验,分析不同预应力大小和顺序、不同材料混凝土类型和强度的.Ⅱ类截面预应力组合梁疲劳性能,得出若干有价值的结论.

作 者：宗周红 车惠民 ZONG Zhou-hong CHE Hui-min  作者单位：宗周红,ZONG Zhou-hong(福州大学,土木建筑工程学院,福建,福州,350002)

车惠民,CHE Hui-min(西南交通大学,土木工程学院,四川,成都,610031)

刊 名：铁道学报  ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF THE CHINA RAILWAY SOCIETY 年，卷(期)： 22(3) 分类号：U448.216 关键词：组合梁   预应力   疲劳   试验研究  

钢—混凝土 第6篇

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关键词：应力；桥梁工程；蜂窝梁；钢混凝土组合结构；挠度

中图分类号： U448.25 文献标识码：A

带加劲肋钢混凝土组合蜂窝梁是一种新型的桥梁结构形式［1］，箱梁腹板成排开孔，结构通透，造型新颖，抗弯刚度大于扩张前截面，截面效率高；采用圆形孔，避免孔角较大的应力集中［2-3］；在孔洞间设置竖向加劲肋，能有效地防止腹板的失稳［4］，提高其承载能力.

1951年美国德克萨斯州公路局曾将蜂窝钢梁作为两座简支梁桥的主梁，其跨度分别为100英尺和65英尺［5］，这也是至今仅有的将蜂窝梁结构应用于桥梁工程的记录.国内外对腹板开孔结构的研究多针对于蜂窝钢梁［3,6-7］和腹板开单孔的组合梁［4］，较少涉及组合蜂窝梁［8］，而对于带加劲肋组合蜂窝梁这一结构形式则鲜有报道［2］，这限制了其在实际工程中的应用.

钢混凝土组合蜂窝梁结构腹板成排开孔，剪力的传递不连续，从而造成其受力和变形性能有别于常规组合结构.本文根据普通钢混凝土组合梁实桥按1∶10的比例，按照几何相似、边界条件相似、物理参数相似的等效原则设计制作了一根组合蜂窝梁的缩尺模型，并进行了静载试验，考察其受力和变形等基本力学性能.以空腹桁架简化理论为基础，推导了组合蜂窝梁应力和变形的计算公式，通过理论和试验结果的对比分析，验证计算方法，进一步探明了这种新型组合结构的受力性能，为该结构的实际应用奠定基础.

5 结语

1) 基于费氏空腹桁架理论的应力计算方法能较准确地计算出钢混凝土组合蜂窝梁圆孔边缘最大环向应力的位置及大小，且能较好地计算出其他各点环向应力分布规律和趋势，该方法适用于组合蜂窝梁弹性阶段的强度分析.

2) 钢混凝土组合蜂窝梁腹板圆孔的环向应力分布十分不均匀，分布规律比较复杂.弯剪共同作用下，圆孔最大环向应力出现在φ=150°～165°截面处，并与其相对应的圆环位置形成4个应力峰值区，压应力区和拉应力区交替分布，随着荷载的增加，这4个区域会率先进入弹塑性阶段，并且压应力区域存在局部稳定问题，在设计中应引起足够重视.

3) 基于费氏空腹桁架理论的挠度计算方法能满足实际工程的要求，得到的计算结果与有限元结果、试验结果吻合良好，对比误差基本上在10%以内，且总体偏于保守，可供实际工程设计参考.

参考文献

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钢—混凝土体系结构设计要点 第7篇

某建筑为办公大楼位于市区中心，建筑平面长约100m，横向宽度约16m，二层中间部分外凸13.9m;由于纵向长度过长，结合建筑功能将结构分划为左中右三段。建筑地上10层，带一层地下室，一层层高4.5m，其余标准层层高3.9m，建筑高度48m，基础埋深约5.7m。抗震设防烈度7度，建筑抗震设防类别为乙类。设计基本地震加速度值为0.10g，场地类别为II类，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35s。工程结构设计使用年限50年。基本风压取W0=0.85k N/m(百年一遇)。

2. 结构选型

2.1 结构体系

建筑按变形缝分成三部分后，左右两侧平立面均较规则，采用钢筋混凝土框架剪力墙体系。中间部分二层大厅中柱不能落地，上部结构在轴间的处理拟采用如下两个方案：

A方案，3层以上每层均采用预应力钢筋混凝土梁跨越17.6m空间，这样能有效避免楼层竖向构件转换，减轻结构竖向不规则程度，并且预应力梁承载能力强也能较好地控制结构竖向位移。

B方案，在某些层采用桁架进行转换，目的是为了在标准层获得较规则的柱网布置来满足建筑净高的需求。

对于A方案，由于梁活载较大且连接左右侧抗侧力构件，对保证结构的整体抗震性能至关重要。这就要求该梁要满足比一般构件更为严格的在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的要求。挠度和裂缝控制十分关键，经过试算预应力梁截面宜设为0.41.2m。梁在室内部分突出墙面过大，影响使用功能和美观，因此该方案被放弃。

对于B方案，转换层的设置既可以设在楼层顶部的设备层内，也可以设在最低位置的3层。而转换层高度是影响结构抗震性能的主要因素之一，转换层高度越高，转换层上下层间位移角以及内力突变就会越明显，因此选择较低位置设置转换层对改善结构整体的抗震性能来说是十分有利的。因此选择在34层之间采用斜腹杆桁架进行转换，既能满足低位转换的要求又不至于对下部支撑构件产生过大的剪力和弯矩。

2.2 结构超限情况介绍

对照《建筑抗震设计规范》3.4.2条，本工程结构存在以下不规则性：

(1)楼板局部不连续，二层楼面开洞率56.1%较大，超过规范规定限制30%较多;

(2) 4层以上柱通过桁架向下进行转换，导致竖向抗侧力构件不连续。

用SATWE软件计算薄弱层侧移刚度比及扭转位移比值如下：

由于最大平面扭转位移比所对应的楼层层间最大位移与层高之比很小(<1/2100)，因此可适当放宽扭转位移比。

3. 结构设计措施

针对工程存在的超限情况，除了采用SATWE和TAT两种不同力学模型的软件进行整体计算分析以外，还用PK形成单榀框架进行复核，目的是要控制结构的刚度、振动特性、位移、位移比等指标在规范允许范围内，另外还应加强抗震措施：

3.1 采用钢混凝土混合结构体系。

混合构件承载力高，延性好，经常在复杂钢筋混凝土高层建筑中采用，是带转换层高层建筑结构中转换梁、框支柱、落地剪力墙等关键构件的合理选择，是钢筋混凝土高层建筑中关键部位最常见的加强方案。根据以往的设计经验可知：混合结构中钢筋混凝土剪力墙和筒体承担主要的地震剪力，在地震中首先破坏，破坏后地震剪力需要由框架分担一部分，如果框架设计偏弱，从抗震设计的角度讲，结构成为一个纯剪力墙结构，型钢框架不能成为结构的二道防线。设计过程中有意识地提高了框架内力作用，并适度增大钢框架柱截面，以尽力避免或减轻上述现象出现。

3.2 混凝土抗震墙作为最主要的抗侧力结构，采取了如下措施来提高其延性：

(1)控制更严的轴压比;(2)加大约束边缘构件的箍筋配筋率，少数墙肢端部埋设型钢，以提高墙的变形能力;(3)强连梁作用，使钢梁穿过连梁增强连梁的抗震性能。

3.3 框架部分采取的加强措施如下：

(1)采用更高强度的Q345B钢材，严格控制材料的强屈比不小于1.2，延伸率不小于20%，对钢材的冲击韧性等也做出了规定;(2)全部采用方管混凝土柱，限制柱内的混凝土工作承担系数，控制所有柱轴压比在0.6以内;(3)梁柱节点采用翼缘加设楔形板能很好地保证连接节点的强度，能有效避免按照《高层民用建筑钢结构技术规程》8.3.3条设计带来的不足;(4)采用埋入式柱脚，加强柱脚节点连接。

4. 连接节点的处理

4.1 方管柱与剪力墙的连接

钢一混凝土混合结构近些年在国内发展很快，都没有经历过实际地震的考验。关于混合结构的震害较少，1964年美国阿拉斯加地震和1995年日本阪神地震有零星的记录。若混凝土中的型钢柱构造设置不当，将无法保证型钢与混凝土的共同工作，对结构带来非常不利的影响。比如美国Westward Hotel建筑的剪力墙中设置了型钢，但使用的是较小的轻型型钢，自身稳定差;而且型钢与混凝土之间缺乏有效地剪力连接，箍筋配置不足，导致型钢与混凝土剪力墙无法共同工作，造成了型钢失稳外鼓，剪力墙被破坏。为此，工程加强型钢与剪力墙的连接，柱内砼强度等级不低于C30。在方管柱与剪力墙连接面上焊接150mm宽10mm厚连接板，剪力墙的外箍与该连接板焊接，保证了剪力墙与型钢柱的共同受力。

4.2 钢框架梁与方管柱的连接

梁柱之间的强节点连接是本工程在各种组合下正常工作的前提。文献E43833条规定：“当框架梁与柱翼缘刚性连接时，梁翼缘与柱应采用全熔透焊缝连接，梁腹板与柱宜采用摩擦型高强度螺栓连接。”由于在梁端的焊缝连接处存在诸多不利因素，如焊接工艺孔对梁腹板截面的削弱;对接焊缝不可避免地存在某些缺陷(如焊接产生的气孔、夹渣、熔敷金属未完全熔合、弧坑、咬边、焊后收缩产生的微裂缝);热影响区产生的残余应力的不利因素;此外还应考虑到当梁截面在形成塑性铰时，由于有的钢材屈服强度偏高导致对连接构件的过高要求等。因此直接采用梁翼缘全熔透焊缝连接是不妥当的，会带来节点先于梁构件屈服的隐患。为此本工程选取了文献中采用楔形盖板加强框架粱的做法。

4.3 方管柱混凝土的浇灌

由于柱内横隔板较多，柱尺寸较小者才400mm，因此如何保障柱内混凝土浇筑质量也是工作重点之一。柱内混凝土在实际操作过程中容易产生气泡，主要有以下三个原因：(1)混凝土在凝固过程中会产生气泡;(2)混凝土的泌水引起的不密实，水平隔板下的混凝土在硬化过程中有收缩泌水的过程;(3)混凝土浇捣过程中，浇筑的速度远远大于排气速度，空气留存在混凝土中了。针对以上问题，我们提出如下几条对策：(1)柱内横隔板灌浆孔直径由100加大到200，同时在四角增设直径40排气孔;(2)添加聚羧盐酸高效减水剂和适量膨胀剂的自流平水泥，在一定高度无需振捣就能达到自密实;(3)适当控制浇灌进度;(4)加强质量检测。施工过程中使用锤击法密集监测浇筑质量，必要时可以超声波、x射线等手段进行监测。

5. 做好建筑的抗震设计

消能减震技术主要通过提高结构的附加阻尼来减少结构的地震反应。其应用十分广泛：不仅可用于新建结构的减震设计，也可用于现结构的抗震加固;适用于钢筋混凝土结构，更适合钢结构、高耸结构;一般应用于上部结构，也应用于基础隔震建筑中的隔震层。

消能减振技术用特别设置的机构和元件将地震动的能量加以吸收耗散，以保护主体结构的安全。这比传统的依靠结构本身及其节点的延性耗散地震能量相比显然是前进了一步。但是消能元件往往与主体结构是不能分离的，而且常常是主体结构的一个组成部分，也不能完全避免主体结构出现弹塑性变形，因此它还不能完全脱离延性结构的概念。从另一方面考虑，减振消能也可以看作是增加结构阻尼的方法。

消能减震技术的实际应用效果与所选用的消能装置关系较大。消能装置的种类繁多，主要有摩擦阻尼器、塑性消能器、粘滞阻尼器、磁流变阻尼器、形状记忆合金阻尼器等。从阻尼器的T作原理方面可分为滞回型和粘滞型两类，亦可称为位移相关型和速度相关型。

6. 结语

钢——混凝土混合结构设计探讨 第8篇

钢-混凝土混合结构同时具有钢结构施工速度快点和钢筋混凝土结构刚度大的一些优点, 因此在结构工程领域中, 钢-混凝土混合结构的使用不断增多, 在很多高层建筑和大跨桥梁中不断应用。工程实践证明, 这种混合结构综合了钢结构和钢筋混凝土结构的特点, 可以采用传统的施工方法和简单的施工工艺从而获得良好的结构性能, 因此采用这种混合结构能够获得较好的经济效益和社会效益, 非常符合我国的经济发展的国情, 具有很广泛的应用前景。

2 工程概况

本工程为某市一中心大楼, 其基地的面积为4460m2, 建筑面积达到31264m2。本工程主楼地上部分一共有25层, 主要作为办公用房, 地下部分为1层, 主要是作为平站结合人防, 平时作为停车库, 同时还设置有设备用房。裙房地上部分为3层, 主要是作为会议室和展示厅, 地下部分为1层, 主要是作为自行车库。

3 结构体系和布置

本工程主楼采用的是钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构, 如图1所示为标准层建筑平面图。核心筒部分主要承受的是风荷载和地震荷载, 而钢框架部分主要承受的是竖向荷载。在罕与地震荷载的作用下, 钢框架和核心筒可以同时发挥作用, 同时还应有利于钢结构的制作和安全, 从而达到节约成本的目的。根据相关的规范要求, 本工程所采用的压型钢板型号为YX76-344–688。

4 荷载的选取

本工程抗震按7度设防进行设计, 为丙类建筑, 混凝土核心筒按二级抗震等级进行设计。根据相关的规范, 本工程楼面活荷载的实际使用情况取值如表1所示。

5 分析计算及结果

在对本工程建筑结构进行有限元分析时, 钢框架采用的是三维梁单元进行模拟, 而混凝土核心筒则采用板单元进行模拟, 楼板也是采用板单元进行模拟, 这样可以考虑楼板平面内变形的影响。

如表2、3所示为有限元分析的计算结果。

6 典型节点构造

6.1 柱脚

对该工程采用的是铰接的方式对柱脚的进行设计, 为外露式柱脚。

柱脚底板的水平反力通过摩擦在底板与基础混凝土之间进行传递, 通常情况下摩擦系数可以取为0.4。当水平反力大于摩擦力时, 应采取的加强措施为 (1) 在底板下部焊接抗剪键; (2) 柱脚外包钢筋混凝土。在本工程中, 柱脚底板的水平反力较小, 并没有超过摩擦力, 因此不需要考虑加强措施。在本工程中并没有在底板中出现拉应力的现在, 可以锚栓采用构造确定即可。在本工程中, 柱底板锚栓是安装在底板的形心上, 并与基础相连, 这样即可起到铰接的作用。

6.2 焊接截面、柱的拼接

在该工程设计中, 梁和柱的截面都采取焊接截面这个形式。当进行焊接时, 对于箱型柱而言, 其角部的组织焊接可以采用部分熔透的V形或者U形焊缝, 一般焊缝的厚度可以取为板厚度的50%, 但是在以下两种情况下应采用坡口全熔透焊缝: (1) 节点和框架梁的上下各600mm的范围内; (2) 工地接头上下各100mm范围内。

当在施工现场进行H形柱的拼接时, 应采用翼缘完全熔透焊接和腹板采用高强度螺栓连接的方式。当进行箱形柱的拼接时, 应采用完全熔透坡口焊接的方式, 同时在拼接处的上下端应设置隔板。当进行隔板设置时, 应确保下柱的隔板与柱口齐平, 一般情况下隔板的厚度可以取为12mm, 同时应将隔板的边缘刨平, 这样可以使下柱的隔板与上柱的焊接垫板之间又很好的接触面。上柱隔板的厚度一般取为10mm。

6.3 梁与柱的连接

采取柱贯通方式。当框架梁与柱之间进行刚性连接时, 梁与柱的之间用全熔透焊接, 而梁腹板与柱之间用高强度螺栓连接。

当对梁翼缘和柱进行焊接时, 应根据要求设置衬板, 同时在翼缘坡口的两侧设置引弧板。在梁腹板的上下端应设置扇形切角, 一般情况下切角的半径可以取为35mm。在扇形切角与梁翼缘的连接处, 应设置圆弧进行过渡, 一般圆弧半径应取为10mm。

当框架梁与柱之间采用刚性连接时, 应在梁的翼缘处设置柱的水平加劲肋, 其厚度应与梁翼缘相同。在H形柱中, 水平加劲肋与柱翼缘之间的连接应采用坡口全熔透焊接的方式, 而加劲肋与腹板之间的连接则应采用角焊接的方式。对于箱型柱隔板与柱之间的连接与水平加劲肋相同, 应采用坡口全熔透焊接的方式。当在某些部分处无法采用手工进行焊接时, 应采用熔化咀电渣焊的方式, 焊接过程中应确保对称施焊。

6.4 梁与墙的连接

由于混凝土徐变的原因, 导致钢框架与混凝土墙之间会出现一定的竖向差异变形现象, 从而使钢梁与混凝土核心筒之间的节点会产生内力, 所以该节点连接需要采用铰接方式, 这样可以有效的减小这种变形差异。混凝土一端设置锚栓, 其锚固的长度一般应控制在150%的锚栓直径以上。在对钢梁进行安装之前, 应按照正确的位置将连接件焊接在预埋钢板上, 同时采用高强度螺栓将抗剪连接板与钢梁的腹板进行连接。

6.5 梁与梁的连接

主要采用铰接的方式对主梁与次梁进行连接, 如图2所示为梁与梁之间采用的是高强度螺栓, 悬挑位置采用刚性连接。

7 结语

钢-混凝土混合结构施工速度快点等优势, 使得其在很多高层建筑和大跨桥梁中不断应用。但作为与传统钢筋混凝土结构不同, 其合理的布置以及设计技巧相当关键。文章通过结合具体的工程实例, 针对钢-混凝土混合结构特点, 对该类型的结构布置、计算分析等方面进行了详细探讨, 为同类工程提供参考实例。

摘要：本文笔者将结合具体的工程实例, 简要探讨混合结构的结构布置、结构分析以及计算, 并阐述典型的节点构造, 希望能对类似工程起到借鉴作用。

关键词：钢,-混凝土混合结构,结构布置,节点构造

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钢混凝土组合结构施工技术研究 第9篇

1 钢管混凝土组合结构施工

1.1 钢管混凝土结构的定义

所谓钢管混凝土结构, 实际就是指钢管和混凝图组合而成的一种建筑结构形式, 常见现象是在钢管中填充适量的混凝土, 使钢管及其内部的混凝土能够何为一体, 共同承担结构外部的荷载力。现阶段国内建筑工程施工中常常用到的钢管混凝土组合结构形式主要有三种, 即圆形截面结构、矩形截面结构和多边形截面结构。

1.2 钢管混凝土结构的施工优点

钢管混凝土结构应用于建筑施工中, 除了在结构强度上要高于普通性混凝土结构之外, 在耐火性、塑性以及韧性上也比单一的混凝土结构或钢筋结构要好。在施工工艺上, 钢管混凝土结构具有以下几大优点:

1.2.1由于钢管混凝土结构中的钢管构件本来就具有一定的耐侧压性, 所以该结构在进行混凝土浇筑时, 可省去模板安装、拆卸这两道工艺, 同时也省去了模板材料, 具有一定的造价合理性。

1.2.2因为钢管本身就是由钢筋材料制成, 在功能上同时兼备纵筋和横向箍筋两种功能, 比起传统施工工艺中钢筋骨架的制作, 钢管结构具有明显的省工、省料优势, 并且还有利于混凝土的浇筑。

1.3 钢管混凝土结构施工

1.3.1 钢管制作

钢管混凝土结构施工中, 钢管制作是第一道施工工序。制作前期, 要绘制相应的设计图纸, 并准备好品质优异的钢管材料, 保证钢管材料本身的质量;制作中, 技术人员要注意将钢板材料放平直, 保证钢板的卷管方向与钢板压延方向一致;另外, 在正式卷管之前, 还要根据设计图纸的内容提示将钢板端开好坡口;卷管时候要保证管内的混凝土黏接质量, 要让混凝土牢固黏接在钢管的内壁上, 并保证钢管内壁没有油渍、泥土等杂物。

1.3.2 钢管拼接

钢管的拼接与组装可以在工厂进行, 也可以在施工现场拼接加长。需要注意的是, 在工厂提前拼接的钢管, 其拼接长度一定要考虑到运输条件, 尽量保持在12m以下。施工现场钢管的拼接长度则视吊装要求而定。

钢管拼接时一定要严格控制好钢管的几何尺寸, 另外钢管的焊接变形程度也要考虑到, 以免拼接时影响钢管肢管的平直度。

要做好钢管焊接工艺控制, 针对不同直径的钢管选择不同的, 但与之对应的焊接方法。一般情况下, 小直径的钢管在焊接时可采用点焊定位方法, 而大直径的钢管在焊接时就需要采用外壁固定连焊方式, 切实保证钢管的焊接质量。此外, 钢管焊接时还要注意焊缝的设置, 要严格控制好钢管连接处焊缝的质量, 关于这一点, 在焊接过程中可通过设置附加衬管的方式来实现。

1.3.3 钢管柱吊装

钢管拼接组装完成后, 接下来的工序是钢管吊装。实际吊装时, 为了防止钢管柱在荷载作用力下发生变形, 所选择的吊装位置必须要经过反复验算之后再加以确定, 验算依据是钢管材料本身的强度以及钢管混凝土结构的稳定性。

钢管吊装时, 钢管上口应该加以包封, 以免在吊装过程中落入异物。采用预制钢管混凝土构件时, 应待管内混凝土达到强度设计值的50%后方可进行吊装。

1.3.4 管内混凝土浇筑

钢管混凝土组合结构中混凝土的浇筑方式主要有三种, 即泵送顶升浇筑、立式手工浇筑以及高位抛落无振捣浇筑。三种方各有优缺点, 实际浇筑时需要根据现场施工情况作慎重考虑。

(1) 泵送顶升浇筑法。在钢管接近地面的适当位置安装一个带闸门的进料支管, 直接与泵车的输送管相连, 由泵车的压力将混凝土连接不断地自上而下灌入钢管, 无需振捣。钢管的直径宜大于或等于泵径的两倍。用此法浇筑混凝土的坍落度不小于50mm, 水灰比不大于0.45, 粗骨料粒径采用5~30mm, 需要有较好的流动性, 但收缩亦要小, 与管壁有良好的黏结。泵送顶升浇筑不可进行外部振捣, 以免泵送急剧上升, 甚至使浇筑被迫中断。为防止拆除进料支管时混凝土回流, 所以在进料支管上设一个止流阀门。当混凝土泵送顶升浇筑结束时, 控制泵压2~3min, 然后打开止流闸门, 即可拆除混凝土输送管。待管内混凝土达到设计强度的70%后切除进料支管, 补焊洞口管壁, 补洞用的钢板宜为原开洞时切下的钢板。

(2) 立式手工浇灌法。混凝土自钢管上口浇入, 用振捣器振捣。当管径大于350mm时, 用内部振捣器, 每次振捣时间不少于30s, 一次浇筑高度不宜大于2m。当管径小于350mm时, 可采用附着在钢管上的外部振捣器进行振捣。外部振捣器的位置应随混凝土浇筑的进展加以调整。外部振捣器的工作范围, 以钢管横向振幅不小于0.3mm为有效。振幅可用百分表实测。振捣时间不小于1min。一次浇灌的高度不应大于振捣器的有效工作范围和2~3m柱长。用此法浇筑时, 混凝土的坍落度2~4cm, 水灰比不大于0.4, 粗骨料粒径可采用10~40mm。

(3) 高位抛落无振捣法。它是利用混凝土下落时产生的动能达到振实混凝土的目的, 适用于管径大于350mm、高度不小于4m的情况。对于抛落高度不足4m的区段, 应用内部振捣器捣实, 振捣时间为30~45s。混凝土即可用泵车从地面泵至柱顶, 由顶端关口连续注入管内, 也可用料斗填装。料斗的下口尺寸应比钢管直径小, 以便混凝土下落时空气能够排出。料斗一次抛落的混凝土宜在0.7m左右。用此法浇筑时, 混凝土的坍落度不小于150mm, 水灰比不大于0.45, 粗骨料粒径采用5~30。

2 结论

截止到目前, 钢混凝土组合结构在建筑工程施工中的应用已经十分广泛, 这种组合结构因施工工艺简单, 安装方便, 且具有良好的抗震性能等特点得到了施工者的青睐, 所以在现代多、高层建筑施工中, 施工者往往会选择采用该类组合结构, 而不用单一的钢管、钢板或混凝土进行建筑施工。在本篇文章中, 笔者着重论述了钢管混凝土组合结构的施工工艺, 并就施工中需要注意的事项作了简要分析, 希望能为同行工作者提供一份施工参考。

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钢桥面沥青混凝土铺装施工技术 第10篇

1 工程概况

五石路大桥（现环岛干道天圆大桥）位于厦门市内，连接五通和墩上。大桥主跨采用钢箱梁结构，钢桥面长127m、宽22m，约2800m2作为厦门环氧沥青混泥土施工的试点和研究。桥面采用了3cm（下层）+4cm（上层）的环氧沥青混凝土双层铺装体系。我们联系了长安大学（原西安公路交通大学）对施工进行指导。

2 钢桥面铺装技术要点

钢桥面铺装除要满足普通沥青路面的基本要求外，还应具有与桥梁结构及正交异性钢桥面的结构特点、使用条件相适应的技术性能，具体表现在：

(1）足够的强度与适当的钢度，以有效抵抗车辆荷载的作用并为钢桥面分散荷载；

(2）良好的变形追从性，以与钢板协同工作并适应复杂的整体与局部变形；

(3）优异的抗疲劳与抗裂性能，以抵抗车辆荷载及温度作用所引起的高应力/应变水平的疲劳破坏与温度裂缝；

(4）较高的高温稳定性与层间抗滑能力，以抵抗极端高温与重载交通综合作用下过大的永久变形、滑移，推挤等破坏；

(5）与钢板黏结牢靠，以保证铺装层与钢桥能够共同作用；

(6）良好的密水性和抗水损能力，以最大限度地保护钢桥面免遭水侵蚀；

(7）良好的抗化学物质侵蚀能力；

(8)合理的厚度，以减轻桥梁恒载；

(9）良好的工艺特点，以利于在钢桥面上施工作业；

(10）优异的耐久性与易维护性，以降低对交通的干扰。

综上技术要求，采用钢桥面环氧沥青铺装的原材料与混合料，混合料与铺装结构设计及铺装实施等各个阶段都要充分考虑以上结构特点和技术性能。

3 环氧沥青混凝土材料及配合比设计（此配合比试验在长安大学内完成）

环氧沥青混凝土由环氧树脂A（主剂）、固化剂B（硬化剂）、改性沥青（C）和集料拌和而成。集料应采用强度和韧性较高的玄武岩石料，改性沥青宜采用与集料相适宜的SBS改性沥青（该工程采用ISO SBS改性沥青）。

3.1 结合料组分及技术要求

结合料用SBS改性沥青进行改性，其掺配比例根据针入度、抗拉强度与断裂延伸率等指标确定，其实测性能见表1、表2。

3.2 配合比设计

根据环氧沥青SMA13混合料设计指标与标准，以及环氧沥青矿料级配的要求，经过多次选料和不同油石比的反复试验，通过各项马歇尔试验及计算结果，分别绘制表观密度、空隙率、稳定度、流值、饱和度与油石比的5大关系曲线。该工程最终确定的配比为：最佳油石比6.5%，矿料组成：1号集料（10～15mm）占42%；2号集料（10～5mm）占34%；3号集料（0～5mm）占12%；4号矿粉占12%。各种检验结果见表3～6。

按照3.5%～4.5%设计孔隙率的要求和各参数的计算，确定最佳油石比为6.5%，其各项指标如下：

4 环氧沥青混凝土铺装

环氧沥青混合料的拌制和摊铺是钢桥面环氧沥青施工的关键，必须做到精心组织，精心施工。由于环氧沥青掺有固化剂及施工温度的要求，各个环节必须连贯作业，在有效的作业时间段（一般不大于2h）内完成。

4.1 施工准备

桥面应干燥、清洁，且确认当天施工期间不出现雨雾天气，方可进行黏结料的喷涂。凡与铺装层接触的部位都属喷洒区，当天的喷洒要与次日铺装层的施工相对应，且喷洒区边缘要比铺装区边缘多出2～3cm。黏结料的洒布量为0.5L/m2，在黏结层终凝完成后，应在48h内进行铺装作业，防止黏结层粘上异物，影响与环氧沥青铺装层的黏结质量。

4.2 混合料的拌制

为保证沥青混合料的拌和质量，使用拌和楼生产，拌和机采用加热烘干矿料除尘，每盘拌和1.5～2.0t混合料。各热料仓矿料累计称量，矿粉、加温环氧沥青分别称量进入搅拌机，周期性进行拌和、出料。

矿料温度控制在180～190℃之间，沥青加热温度设定在170℃，环氧树脂加热温度设定在60℃。环氧沥青混凝土的出料温度控制在160～170℃之间，最好控制在165℃，以保证混合料的压实温度，确保碾压质量。

4.3 摊铺与碾压

混合料使用摊铺机摊铺，以桥面原铺装层顶面为摊铺基准。施工前摊铺机、压路机及其他设备都在桥面范围以外，施工过程不允许停机加油。熨平板的预热温度控制在160℃，加热温度应均匀一致，为防止局部过热，采取断续加热方式。摊铺过程中应设专人负责翻动螺旋布料器两端和中间部分的“死料”，每天摊铺完毕，必须将摊铺机各处粘着的环氧沥青擦拭干净。为保证面层的平整、密实，上层环氧沥青混凝土摊铺宜采用挂线法施工。

混合料压实就是固化颗粒在一种粘弹性介质中的填实和定位，以形成一种更密实有效的颗粒排列过程，直接影响铺装的耐用性能。环氧沥青混合料压实程序分为初压、复压、终压3道工序。初压是整个压实工作的基础，压路机必须紧跟在摊铺机后面碾压，目的是整平和稳定混合料，同时防止混合料的温度下降过快，为复压创造有利条件，初压应在温度下降至82℃以下之前完成;复压的目的是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密实程度取决于本工序，碾压速度不宜太快，一般不得超过5km/h;终压的目的是清除轮迹，最终形成平整的压实面，终压应在混合料温度下降至65℃之前完成。碾压时应注意:碾压路线及碾压方向不应突然改变，碾压过程要保持匀速进行;相邻碾压带的叠轮宽度应为1/3轮(或轮组)宽;设专人用拖把在碾压轮上涂油（水）以防止压路机粘轮;注意控制涂油量，过量的压路机用油（水）在桥面和不透水环氧沥青铺装间产生的气泡可能会导致环氧沥青混凝土鼓包的产生。如果产生气泡，应立刻用锐物将其戳破并重新压实；压路机无法碾压的边缘部位（由于钢护栏已安装），采用振动夯板或小型压路机紧随摊铺机进行碾压，待压路机复压完毕后，再次采用该机械消除压路机留下的轮印痕迹。

压实后环氧沥青混凝土，表面应平滑，无凹辙、隆起、凹坑或不规则形状。由任何设备在环氧沥青表面留下的凸起，凹痕或其他可见的印痕都应通过压实或其他方法消除。

4.4 接缝处理

由于此桥较短，且左、右幅分离，分幅一次摊铺到桥头的伸缩缝位置，纵向无接缝。若需设置横向施工缝时，上下层施工缝要间隔1m以上，横向施工缝禁止设置在横隔板处。施工后自由边应切割整齐，以便于邻幅施工时与其衔接。一般碾压完成2h后即可开始切割，切割时要保证切缝平顺、不拉料，切割面光洁平整，切割角度以45o为宜。切割后，用适当的工具将多余部分撬走，刷除不稳定的颗粒，不能破坏钢板防锈层。

5 后期处理与养护

混合料铺装完成后一天内，派专人对铺装表面进行检查，检查铺装表面有无因水汽产生的鼓包或因混合料混入异物而产生的表面隆起病害。对于此类病害，应将隆起部位的混合料挖除，重新采用冷拌高强度环氧混合料将空缺处填补，以防止行车荷载作用下导致坑洞进一步恶化。

环氧沥青混凝土的养护一般采取自然养护方式，如环境温度很低时，为不影响交通，可采用手推式移动红外灯或其他加热设备加热铺装层，直到达到设计固化状态为止。施工过程中必须在混合料拌制的同时取样成型马歇尔试件，在同条件下养护，不定期检测其马歇尔稳定度，达到固化强度的50%（一般稳定度30kN左右），即可开放交通。

6 结束语

五石路钢桥面环氧沥青混凝土的铺装和混合料质量检测表明，环氧沥青混合料的矿料级配和施工过程的碾压温度以及混合料的固化时间掌控是保证环氧沥青施工质量的关键，精心组织、精心施工是保障。通过我们的努力和长安大学教授的精心指导，桥面的铺装质量达到了满意的结果：桥面密实、平整、不渗水，同条件马歇尔试件浸水稳定度达到60kN。在保证铺装层有足够柔性的同时，满足了钢桥面铺装强度高、钢度大、韧性足、质量轻、高黏结、不透水的要求，达到了预期的效果。

摘要：由于钢材的弹性模量、导热系数及热膨胀系数均与沥青铺装层有较大差异,因此,钢桥面的铺装技术一直是个难点。环氧改性沥青混凝土具有比普通沥青混凝土优异得多的物理、力学性能,如高强度、优良的抗疲劳性能、良好的耐久性及抗老化性能,是受力特性异常复杂的正交异性钢桥面铺装、超重载交通道路、城市道路交叉口、公共汽车停靠站等特殊路段的理想材料,但由于环氧树脂和固化剂的不可逆反应,其施工要求非常严格。通过厦门市五石路钢箱梁桥面铺装环氧沥青混凝土的应用,从原材料质量、混合料性能、配合比设计、拌和生产、现场摊铺等施工技术作了研究和总结,对环氧沥青的施工温度、施工时间、碾压以及接缝的处理进行了研究,提出了关键工序中的控制指标和相关的控制方法。工程实体质量取得了较为理想的结果。

钢-混凝土组合梁受力特性分析 第11篇

关键词：桥梁工程,组合梁,有限单元法,动力响应,剪切滑移

0 引言

钢- 混凝土组合梁作为一种新型的桥梁结构形式, 其特性优越于单一的钢结构或混凝土结构, 相对钢梁而言, 组合梁具有较大的刚度和稳定性。相对混凝土梁而言, 组合梁自重较轻, 跨越能力大, 以上种种优点决定了组合梁被广泛应用的必然性。组合梁上部为混凝土板, 下部为钢梁, 通过抗剪连接件将上下两部分联系起来。使两种不同材料充分发挥了各自的优势。基于以上特性, 决定了组合梁在工程中的比重, 我国的许多桥梁结构都采用了这种形式。其中, 清华大学聂建国教授多年来对组合梁进行了深入研究, 并取得了很多珍贵成果。

通过对ANSYS软件分析结果、实验结果、计算结果进行对比, 得出剪切滑移对组合梁的影响。并根据经典动力学理论及已有公式, 对不考虑交界面剪切滑移效应的组合梁进行模态分析。与考虑剪切滑移效应的ANSYS模型的模态分析结果进行比较。研究了界面滑移对组合梁动力响应的影响。

1 ANSYS模型分析过程

1. 1 单元的选取

对钢梁采用SOLID45 单元, 对混凝土顶板采用SOLID65单元。对栓钉采用COMBIN14 模拟。

1. 2 ANSYS模型的建立

模型尺寸如图1 所示, ANSYS模型如图2 所示。

对称设置竖向集中力, 大小为50 k N。将边界约束在距梁两端0. 75 m处, 对该模型设置简支约束。

1. 3 结果分析与对比

根据对已有公式的计算和实验数据的整理, 分别与ANSYS分析结果进行了对比。

根据文献中[2]提出的考虑剪切滑移时组合梁挠度 ( 如图3所示) 方程的解析, 作者首先对组合梁挠度进行计算。并与实验结果和ANSYS结果进行对比, 如图4 所示。

对比结果表明组合梁的挠度大小不仅与混凝土板和钢梁的材料性质有关, 也受栓钉刚度的影响。

根据分析结果, 分别将考虑剪切滑移与不考虑剪切滑移两种情况下组合梁的前5 阶自振频率做了对比, 如表1 所示。

当不考虑剪切滑移时, 组合梁的挠度与考虑剪切滑移现象时, 组合梁的挠度对比如图5 所示。

2 结语

1) 给出了一种合理的、可靠的有限元数值模型, 并通过具体算例和试验, 验证了本文给出的模型的合理性和可靠性。

2) 采用上述模型分析了钢- 混凝土组合梁的动力响应, 并与完全相互作用结果进行了对比分析, 结果表明: 交界面的剪切滑移现象使组合梁的刚度下降, 受力后挠度变大, 自振频率随之变小。

参考文献

[1]聂建国, 李勇, 余志武, 等.钢-混凝土组合梁的刚度研究[J].清华大学学报, 1998, 38 (10) :38-41.

[2]聂建国, 余志武.钢-混凝土组合梁在我国的研究及应用[J].土木工程学报, 1999, 32 (2) :3-8.

[3]聂建国, 沈聚敏.滑移效应对钢-混凝土组合梁弯曲强度的影响及其计算[J].土木工程学报, 1997, 30 (1) :31-36.