簡支組合梁彈性變形及極限抗彎承載力計算

馬麗霞

中國長城鋁業河南分公司設計院

    組合梁是由型鋼或焊接工字鋼通過抗剪連接件鋼梁上面的混凝土，形成整體共同承受外部荷載作用的結構。隨著加工和施工工藝的日益提高，普遍采用栓釘抗剪連接方式。組合梁結構充分利用混凝土抗壓和鋼材抗拉的材料特性，具有整體剛度大、抗震性能好、工程造價低、施工簡便等優點。但現行規范忽略了交界面滑移效應、混凝土模量非線性性質和計算模型過于簡化等因素，對組合梁短期及長期變形和影響。

1、組合梁變形及承載力的因素分析

    (1)組合梁長期變形計算

    ①以材料力學截而分析為主導的研究成果，在此基礎上，根據工程中的常見條件對撓度公式加以簡化，得到短期荷載作用下折減剛度計算。對于長期荷載作用，計算應考慮混凝土非線性性質的影響。只考慮混凝土徐變的影響，可簡化取平均彈性模量為初始彈性模量的一半，因此，當長期荷載占較大比重的，在使用階段偏于不安全。又考慮混凝土在長期荷載作用下收縮和徐變效應影響的組合梁長期變形計算公式。該計算表達式的特例：fi=fe(1+§)+fe§1+fsh式中，fe為采用現行規范換算截而法得到的短期撓度；§為中短期荷載條件下的折減剛度系數；§1為長期荷載條件下考慮徐變因素的折減剛度系數；fsh為長期荷載條件下考慮收縮因素的附加撓度。

    ②理論模型結合試驗參數加以確定的研究成果，是通過理論先建立求解模型，在利用試驗確定參數。組合考慮剪切滑移影響的撓度。

    ③采用數值分析方法的計算結果，用差分法和有限元法也可分別得到外載和變形與內力關系的表達式。

2、慮混凝土彈性模量非線性的影響

    (1)采用材料力學分析方法

    (2)采用混凝土齡期調整的全過程數值迭代方法。

3、結語

    通過對簡支組合梁在彈性狀態下的撓度變形計算和塑性狀態下的極限抗彎承載力的綜合比較，得到以下結論：

    (1)對于彈性狀態下的簡支組合梁撓度計算，由于現行規范忽略了剪切滑移效應、混凝土彈性模量非線性性質以及壓型鋼板計算模型的簡化，導致了組合梁撓度變形計算與實際有一定的差別。前兩者會使計算結果偏于不安全，而后者會使計算過程過于保守。因此，對與具體梁撓度計算，應充分考慮上述因素的影響，這樣可以合理地進行設計計算。

    (2)對于簡支組合梁極限抗彎承載能力，不論是否考慮剪切滑移的影響，其彈性及塑性抗彎極限載能力變化不大。所以，采用現行規范不考慮剪切滑移的影響是合理的。

參考文獻

[1]鋼結構設計規范GB50017--2003．鋼與混凝土組合結構計算手冊北京：中國建筑工業出版社，l996

[2]鋼一混凝土連續組合梁彈性性能分析．工程力學l997，27(3)；ll～l6

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  尚雯瀟  尹維維 編輯 文徑 審核)