《组合梁教学课件》演示稿

组合梁结构设计与计算本演示稿旨在系统地介绍组合梁结构的设计与计算方法组合梁作为一种高效的结构形式，在现代桥梁和建筑工程中得到广泛应用通过本课件的学习，您将掌握组合梁的基本概念、构造形式、力学性能以及设计计算方法，为实际工程应用打下坚实的基础第一章组合梁概述定义主要内容组合梁是由钢梁和混凝土板通过剪力连接件共同作用的梁这种本章将介绍组合梁的定义、特点、发展历史、应用范围以及结构结构形式充分发挥了钢材和混凝土各自的优势，提高了结构的整形式，为后续章节的学习奠定基础此外，还将探讨组合梁的主体性能要优势和经济效益组合梁的定义与特点定义特点优势123组合梁是由钢梁和混凝土板通过剪组合梁具有高强度、高刚度、轻质钢材和混凝土两种材料的结合，充力连接件连接而成的结构，整体受以及良好的抗震性能等特点同时分利用了各自的优点，实现了资源力性能优于单独的钢梁或混凝土梁，可以有效降低结构高度，增大使优化配置，降低了工程造价用空间组合梁的发展历史早期探索1组合梁的概念起源于19世纪，最初应用于桥梁工程中，但由于连接技术不成熟，应用受到限制技术突破220世纪初，随着焊接技术和高强度螺栓的出现，剪力连接件的设计和应用取得了突破性进展，组合梁结构得到快速发展广泛应用320世纪后期，组合梁结构在桥梁和建筑工程中得到广泛应用，并不断涌现出新的结构形式和设计方法组合梁的应用范围桥梁工程建筑工程组合梁广泛应用于公路桥、铁路在高层建筑、工业厂房以及大型桥以及城市立交桥等结构中，尤公共建筑中，组合梁可以有效提其适用于大跨度桥梁高结构的承载能力和刚度，降低结构高度其他领域组合梁还可应用于海洋工程、地下工程以及特殊结构中，具有广泛的应用前景组合梁的结构形式普通组合梁钢梁位于混凝土板下方，通过剪力连接件连接这是最常见的组合梁形式部分组合梁剪力连接件的数量不足以使钢梁和混凝土板完全协同工作，部分发挥各自的承载能力全组合梁剪力连接件的数量充足，钢梁和混凝土板完全协同工作，共同承担荷载组合梁的主要优势高强度高刚度轻质钢材和混凝土的有效结组合梁的刚度大于单独与传统的钢筋混凝土梁合，使组合梁具有较高的钢梁或混凝土梁，能相比，组合梁的自重较的承载能力，能够承受够有效减小结构的变形轻，能够有效降低结构较大的荷载的整体重量组合梁的经济效益降低造价缩短工期1通过优化材料配置，降低工程总造价钢结构工厂化生产，加快施工进度2提高效益减少维护43综合经济效益显著，投资回报率高耐久性好，降低后期维护成本第二章组合梁的基本构造构造组成本章内容组合梁主要由钢梁、混凝土板以及剪力连接件组成不同的构造本章将详细介绍组合梁的基本构造，包括钢梁的选型与布置、混形式适用于不同的工程需求凝土板的构造要求、剪力连接件的类型和布置以及组合梁的端部构造等钢梁的选型与布置型钢选择布置原则12常用的钢梁截面形式有H型钢钢梁的布置应考虑结构的整体、箱型梁等，应根据荷载大小稳定性和承载能力，避免出现、跨度以及经济性等因素综合过大的偏心荷载考虑连接方式3钢梁之间的连接通常采用焊接或高强度螺栓连接，应保证连接的强度和可靠性混凝土板的构造要求材料选择配筋要求混凝土板应选用强度等级合适的混凝土板应根据计算结果配置足混凝土，保证其抗压强度和耐久够的钢筋，以抵抗弯矩和剪力，性防止开裂厚度要求混凝土板的厚度应满足承载力、刚度以及耐久性要求，并考虑施工方便性剪力连接件类型栓钉槽钢其他栓钉是最常用的剪力连接件，具有连接槽钢可以提供较大的抗剪强度，适用于还有一些特殊的剪力连接件，如钢筋、可靠、施工方便等优点，适用于各种类承受较大剪力的组合梁弯剪钉等，适用于特定的工程需求型的组合梁栓钉连接器的布置间距排列位置栓钉的间距应根据剪力栓钉的排列方式有单排栓钉的位置应尽量靠近分布规律确定，保证连、双排以及交错排列等钢梁翼缘，以提高连接接的强度和刚度，应根据实际情况选择的效率合适的排列方式组合梁端部构造加劲肋2在端部设置加劲肋，提高钢梁的局部承压能力锚固措施1组合梁端部应采取可靠的锚固措施，防止混凝土板与钢梁分离支座形式根据支座反力大小选择合适的支座形式3，保证结构的稳定性和安全性组合梁截面形式矩形截面形截面其他截面T混凝土板为矩形截面，钢梁位于下方，混凝土板与钢梁共同形成T形截面，适用还有一些特殊的截面形式，如箱形截面适用于中小跨度组合梁于大跨度组合梁、π形截面等，适用于特定的工程需求组合梁材料选用钢材混凝土12钢材应选用符合国家标准的钢混凝土应选用强度等级合适的材，保证其强度、韧性以及焊混凝土，保证其抗压强度、抗接性能常用的钢材有Q235拉强度以及耐久性常用的混、Q345等凝土有C

30、C40等剪力连接件3剪力连接件应选用质量可靠的产品，保证其抗剪强度和耐久性第三章荷载与内力分析荷载分析内力计算对组合梁结构进行荷载分析，确根据荷载分析结果，计算组合梁定各种荷载的大小和分布，为后的弯矩、剪力以及应力等内力，续的内力计算提供依据为结构设计提供依据本章内容本章将详细介绍组合梁的荷载分类、荷载计算方法以及内力计算方法永久荷载计算结构自重包括钢梁、混凝土板以及剪力连接件的自重，应根据实际尺寸和材料密度计算附属设施包括桥面铺装、栏杆、管道等附属设施的重量，应根据实际情况确定土压力对于桥台或隧道等结构，还应考虑土压力的作用可变荷载分析车辆荷载人群荷载风荷载根据桥梁的设计荷载等对于人行桥或公共建筑对于高耸结构或大跨度级确定车辆荷载的大小，应考虑人群荷载的作桥梁，应考虑风荷载的和分布应考虑车辆的用人群荷载的大小应作用风荷载的大小应轴重、轴距以及车道布根据实际情况确定根据当地的气象资料确置等因素定施工阶段荷载施工设备2施工设备的重量应根据实际使用情况确定脚手架1脚手架的重量应根据实际搭设情况确定混凝土浇筑混凝土浇筑过程中的荷载应根据实际浇3筑方案确定使用阶段荷载正常使用特殊情况正常使用状态下的荷载，包括车辆荷载、人群荷载以及风荷载等特殊情况下的荷载，如地震、洪水等，应根据实际情况进行分析弯矩计算方法静力平衡法力法12根据静力平衡方程计算弯矩，根据力法原理计算弯矩，适用适用于简单的静定结构于复杂的超静定结构位移法3根据位移法原理计算弯矩，适用于高阶超静定结构剪力分布特点简支梁连续梁悬臂梁简支梁的剪力在支座处最大，跨中最连续梁的剪力在支座处和跨中均较大悬臂梁的剪力在支座处最大，端部为小，分布较为复杂零应力分布规律正应力剪应力组合应力正应力在截面上的分布与弯矩成正比，剪应力在截面上的分布与剪力成正比，实际工程中，结构承受的应力是各种应距离中性轴越远，正应力越大通常在靠近中性轴的位置最大力的组合，应进行综合分析第四章组合梁的计算理论理论基础计算方法影响因素掌握组合梁的计算理论，是进行结构设计选择合适的计算方法，能够准确评估结构考虑各种影响因素，可以提高计算的精度的前提的性能全塑性理论基础塑性弯矩2塑性弯矩是截面能够承受的最大弯矩塑性铰1塑性铰是结构发生塑性变形的关键部位塑性设计塑性设计是一种基于塑性理论的结构设3计方法弹性理论计算基本假定计算公式弹性理论计算基于材料的线弹性假定弹性理论计算公式简单易懂，便于应用截面有效宽度定义影响因素12截面有效宽度是指参与组合梁截面有效宽度受钢梁间距、混共同工作的混凝土板的宽度凝土板厚度以及跨度等因素的影响计算方法3根据规范要求计算截面有效宽度剪力滞效应定义影响剪力滞效应是指由于剪力变形引剪力滞效应会降低结构的承载能起的正应力分布不均匀现象力和刚度措施采取合理的构造措施可以减小剪力滞效应的影响徐变和收缩影响徐变徐变是指混凝土在长期荷载作用下产生的缓慢变形收缩收缩是指混凝土在硬化过程中产生的体积减小现象影响徐变和收缩会引起结构的内力重分布和变形增大温度效应分析温差膨胀应力温度变化会引起结构的结构的膨胀和收缩受到温度变化会引起结构的内力和变形温度的影响应力变化第五章承载力计算计算2承载力计算是结构设计的重要环节承载力1承载力是指结构能够承受的最大荷载验算通过承载力验算，可以确保结构的安全3可靠正弯矩承载力定义计算方法正弯矩是指使截面上部受压、下部受拉的弯矩根据规范要求计算正弯矩承载力负弯矩承载力定义1负弯矩是指使截面上部受拉、下部受压的弯矩计算方法2根据规范要求计算负弯矩承载力剪力承载力验算目的验算结构的剪力承载能力，防止发生剪切破坏方法根据规范要求进行剪力承载力验算局部承压验算位置局部承压通常发生在支座处或集中荷载作用处验算验算结构的局部承压能力，防止发生局部破坏疲劳强度验算循环荷载应力幅耐久性结构在循环荷载作用下可能发生疲劳破坏应力幅是影响疲劳强度的重要因素通过疲劳强度验算，可以提高结构的耐久性第六章变形计算计算2变形计算是结构设计的重要环节变形1结构的变形包括挠度、转角等控制通过控制变形，可以提高结构的使用性3能挠度计算方法叠加法能量法将各种荷载引起的挠度叠加，得到总挠度根据能量法原理计算挠度徐变变形计算徐变系数1徐变系数是计算徐变变形的重要参数时效性2徐变变形具有时效性，随时间增长而增大收缩变形分析影响因素收缩变形受混凝土的配合比、环境湿度等因素的影响计算根据规范要求计算收缩变形温度变形评估膨胀系数膨胀系数是计算温度变形的重要参数计算根据温度变化幅度计算温度变形第七章构造设计合理设计细节处理安全可靠合理的构造设计是保证结构安全可靠的前重视细节处理，可以提高结构的耐久性构造设计应满足安全可靠的要求提最小截面尺寸刚度2最小截面尺寸应满足刚度要求承载力1最小截面尺寸应满足承载力要求耐久性最小截面尺寸应满足耐久性要求3钢筋配置要求数量间距钢筋的数量应根据计算结果确定钢筋的间距应满足规范要求剪力连接设计强度1剪力连接件的强度应满足设计要求布置2剪力连接件的布置应合理端部锚固构造可靠性措施端部锚固构造应可靠采取有效的锚固措施支座设计要求类型选择合适的支座类型布置支座的布置应合理第八章施工要点合理安排严格控制安全第一合理的施工工序安排可以提高施工效率严格的质量控制可以保证工程质量施工安全是重中之重施工工序安排连接件安装2连接件的安装应严格按照设计要求进行钢梁架设1钢梁的架设是组合梁施工的关键步骤混凝土浇筑3混凝土的浇筑应保证质量支撑体系设计稳定性强度支撑体系应具有足够的稳定性支撑体系应具有足够的强度混凝土浇筑要求振捣1混凝土浇筑时应进行充分振捣养护2混凝土浇筑后应进行及时养护质量控制措施材料检验对进场材料进行严格检验过程控制加强施工过程控制施工安全管理制度培训建立健全安全管理制度加强安全培训第九章检测与维护定期检测及时维护定期对结构进行检测，及时发现问题对结构进行及时维护，延长使用寿命结构检测方法无损检测2采用无损检测方法检测结构的内部缺陷外观检查1通过外观检查发现结构的表面缺陷荷载试验3通过荷载试验评估结构的承载能力常见病害分析裂缝腐蚀裂缝是桥梁常见的病害钢筋腐蚀会降低结构的承载能力加固补强技术粘贴钢板1粘贴钢板可以提高结构的承载能力碳纤维加固2碳纤维加固具有轻质高强的特点日常维护要求清洁定期清洁桥面，防止杂物堆积排水保证排水系统畅通使用寿命评估检测数据根据检测数据评估结构的使用寿命预测模型建立预测模型，预测结构未来的性能。