鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

倪康

吉林省德蘊(yùn)電力勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司青島分公司 山東青島 266000

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是在在構(gòu)件層次上由鋼材和混凝土兩種不同性質(zhì)的材料組合的一種新型結(jié)構(gòu)形式。它充分發(fā)揮了混凝土抗壓性能好，鋼材抗拉強(qiáng)度高、塑性好的的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了彼此各自的缺點(diǎn)，是一種合理的組合方式。

1 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)

1.1 異型鋼板和混凝土復(fù)合板

異型鋼板和混凝土復(fù)合板是通過(guò)在異型鋼板上澆筑混凝土，并依靠鋼板上的凹凸肋和不同的晶粒將鋼板和混凝土結(jié)合在一起而制成的復(fù)合板。它具有混凝土抗壓強(qiáng)度高和異型鋼板良好的拉伸性能的特點(diǎn)，從而使材料受到合理的應(yīng)力作用并發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)[1]。

1.2 鋼筋混凝土組合梁

鋼混混凝土梁是將鋼筋混凝土板放置在鋼梁的上部，并通過(guò)剪力連接器將它們連接起來(lái)而形成的復(fù)合梁，從而使混凝土板和鋼梁結(jié)合在一起可以一起工作。在復(fù)合梁中，混凝土位于受壓區(qū)，而鋼梁主要位于受拉區(qū)。充分利用混凝土的抗壓強(qiáng)度和鋼的抗拉強(qiáng)度來(lái)發(fā)揮兩種材料的強(qiáng)度，并且由于混凝土是梁的凸緣的一部分，因此在很大程度上避免了混凝土的弱點(diǎn)。鋼梁結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)整體和局部不穩(wěn)定性。

1.3 組合柱結(jié)構(gòu)

組合柱結(jié)構(gòu)包括兩種類型的鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土柱。這兩種類型的復(fù)合柱使用的組合概念不同。鋼筋混凝土柱主要使用混凝土作為鋼柱的支撐，而鋼管混凝土同時(shí)利用鋼管對(duì)混凝土的側(cè)向約束作用來(lái)提高混凝土的強(qiáng)度和延展性。

（1）鋼筋混凝土柱。鋼筋混凝土是通過(guò)在混凝土中排列型鋼，然后添加鋼筋和箍筋而形成的。布置在鋼筋混凝土柱中的鋼型可以分為兩類：實(shí)心腹板和網(wǎng)格。前者具有更好的強(qiáng)度，剛度和延展性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后者。研究表明，在抗震過(guò)程中，它吸收的能量是空腹的兩倍。

（2）鋼管混凝土柱。鋼管混凝土是通過(guò)將混凝土倒入鋼管而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。它使用鋼管約束混凝土，將混凝土從單向壓縮更改為三向壓縮?；炷恋目箟簭?qiáng)度提高了一倍以上。混凝土可塑性的提高將脆性材料變成塑性材料，并提高了結(jié)構(gòu)的可靠性。學(xué)位；另一方面，填充混凝土?xí)舆t并避免鋼管過(guò)早局部屈曲[2]。

1.4 鋼混凝土組合框架

鋼和混凝土結(jié)合在一起形成框架結(jié)構(gòu)?？蚣苤慕Y(jié)構(gòu)形式為：鋼筋混凝土柱，鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土柱?？蚣芰喊ㄤ摿?，鋼筋混凝土梁，鋼混凝土組合梁和鋼筋混凝土梁。

2 現(xiàn)場(chǎng)施工階段

2.1 型鋼梁柱安裝

鋼骨混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼柱與地基的連接方法一般分為埋入式和非埋入式。無(wú)論采用哪種方法，都應(yīng)進(jìn)行鋼柱的定位和仰角控制，并應(yīng)設(shè)置臨時(shí)的插入柱定位措施，以防止柱的縱向鋼筋錯(cuò)位。對(duì)于未埋入的地腳螺栓螺紋部分，應(yīng)采取有效的防銹和防護(hù)措施。后續(xù)注漿應(yīng)采取措施控制密度。它應(yīng)該從柱根的一側(cè)倒入，直到從另一個(gè)方向溢出，并且明顯高于錨定板。嚴(yán)格禁止多方向灌漿。對(duì)于埋入式，應(yīng)著重固定鋼柱以防止打滑。在上部鋼結(jié)構(gòu)的安裝過(guò)程中，除了對(duì)鋼柱和鋼梁進(jìn)行相應(yīng)的高程和垂直度控制外，鋼結(jié)構(gòu)的焊接接頭和高強(qiáng)度螺栓連接節(jié)點(diǎn)也是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

2.2 加固約束

在完成上述設(shè)計(jì)的深化之后，鋼筋項(xiàng)目的重點(diǎn)是樣品返還應(yīng)準(zhǔn)確。另外，應(yīng)考慮鋼筋的固定尺寸，并在應(yīng)力較小的部位設(shè)置鋼筋的接合位置。梁柱節(jié)點(diǎn)的加固可以采用纏繞，磨損，焊接和機(jī)械連接的形式。梁柱鋼筋的接頭也可以焊接并機(jī)械連接。安裝順序應(yīng)首先安裝并連接鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)的核心區(qū)域，然后是鋼筋本身。

2.3 模板工程

除上述施工順序外，還必須注意模板項(xiàng)目。由于梁和柱中間鋼的影響，螺紋螺釘不能用于加固。因此，對(duì)于橫截面較大的柱模板，可以采用法蘭焊接反拉螺釘?shù)男问健Ａ硗?，目前有一種加固方法，直接使用方形的圓形帶扣夾具，可以省去拉動(dòng)螺絲的使用，但夾具的間距應(yīng)控制。對(duì)于梁模板，通?？梢灶A(yù)先在鋼梁腹板上開孔，或者在加工過(guò)程中將預(yù)拉伸螺釘預(yù)制在鋼梁上。對(duì)于開口和預(yù)制的螺絲間距，應(yīng)計(jì)算混凝土在模板上的側(cè)向壓力。確認(rèn)模板的安裝和加固[3]。

2.4 混凝土澆筑

由于鋼筋混凝土通常在梁柱節(jié)點(diǎn)處密集密實(shí)，并且鋼筋柱上有許多螺柱，因此應(yīng)測(cè)試混凝土的配合比，坍落度必須符合要求。在澆注過(guò)程中，請(qǐng)密切注意振動(dòng)并確保振動(dòng)和壓實(shí)。此外，在振動(dòng)鋼柱底部的預(yù)埋地腳螺栓時(shí)，應(yīng)派專人跟蹤偏差并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3 剪力鍵的發(fā)展

3.1 剪釘

剪切連接器出現(xiàn)在20世紀(jì)初期。1903年，朱利葉斯·卡恩（JuliusKahn）獲得了發(fā)明復(fù)合梁的美國(guó)專利。這種復(fù)合梁通過(guò)梁凸緣的向上彎曲而增加了鋼和混凝土之間的阻力。剪力鍵作為鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵力傳遞部件，可以將鋼和混凝土的兩種不同特性連接成一個(gè)受力整體，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，并改善結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能。

3.2 PBL剪切鍵

PBL剪切鑰匙的原型出現(xiàn)在1980年代。德國(guó)斯圖加特大學(xué)的研究人員研究了剪力連接方法，該方法是將復(fù)合梁法蘭表面上的鋼梁層壓并焊接成方孔。

3.3 PBH剪切鍵

剪力連接器是鋼-混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，將彈性模量差異較大的鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)連接在一起，共同發(fā)揮作用，防止在界面處發(fā)生大的滑移和分離。在優(yōu)化組合拱橋設(shè)計(jì)與施工的背景下，提出了一種鋼箱混凝土組合拱橋，并提出了一種基于PBL的新型剪力開孔加勁肋筋剪力聯(lián)合結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱）作為PBH）。

3.4 PCSS剪切鍵

在鋼混凝土組合梁中，普通剪力釘?shù)穆葜怪庇阡摿荷贤咕壍纳媳砻婧附?，或者螺柱平行于混凝土板布置，橋面和鋼結(jié)構(gòu)通過(guò)現(xiàn)澆混凝土連接然而，現(xiàn)澆混凝土?xí)箻蛎姘彘_裂并增加梁的撓度。為了克服混凝土收縮和蠕變引起的疾病，可以使用完全組裝的鋼混凝土組合梁。完全組裝的鋼混凝土組合梁不需要現(xiàn)澆混凝土，這可以縮短現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間并促進(jìn)橋梁組件的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

組合結(jié)構(gòu)以某種方式將各種材料或組件組合在一起，并且組合的總體工作性能明顯優(yōu)于其各自性能的簡(jiǎn)單疊加。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究和工程實(shí)踐，組合結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展成為一種既不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，又與之密切相關(guān)和交叉的結(jié)構(gòu)類型。其結(jié)構(gòu)類型和應(yīng)用范圍涵蓋結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用的許多領(lǐng)域。