鋼混組合結構的案例
【iSolver案例分享】鋼混組合梁支梁三點彎曲
引言：組合梁是指構件截面由鋼和混凝土兩種材料部件，通過粘著、摩擦以及機械作用結合成一體后共同工作的結構體系。鋼混凝土組合結構作為不同于鋼結構和混凝土結構的第三類結構獲得了土木工程界的重視。其能夠更好地發揮鋼材和混凝土材料各自的優點，克服了單一材料的結構性能所受的材料特性的限制，如混凝土抗拉強度低、鋼構件受壓時容易屈曲，從而可以建成經濟合理的結構。
正在吊裝的組合梁
以下，分別使用廣泛商用的Abaqus和iSolver求解器做鋼混組合簡支梁三點彎曲的數值模擬，以測試iSolver的計算精度。
（1）模型概況
有限元模型
簡單起見，本次模擬先不考慮材料非線性，不考慮混凝土中的鋼筋，不考慮鋼與混凝土之間的剪力件的作用，不考慮鋼混結合界面的滑移和掀起。
模型由一條H型鋼和混凝土板組成的組合梁以及三塊彈性墊板組成。混凝土材料型號為C50，彈性模量為3.45e4MPa，泊松比為0.2；所有鋼材型號為Q235，彈性模量為2.06e5MPa，泊松比為0.3。所有材料均使用線彈性本構，單元采用C3D8R單元，所有構件間采用共用節點的連接方式。
在梁底彈性墊塊下施加簡支梁邊界條件，具體為一側約束墊板中心節點x、y、z三個方向平動自由度，右另一側約束墊板中心節點x、y兩個個方向平動自由度。荷載以豎直向下的均布面荷載的形式加載到梁頂加載墊塊的頂面，荷載集度為10MPa。
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本人知名211大學研究生，研究方向是鋼-混組合梁，精通ABAQUS中鋼-混組合梁建模，目前完成多個組合梁abaqus建模分析工作，對于直線，曲線組合梁的前處理(建模，connector連接器)，后處理（荷載位移曲線，荷載滑移曲線，荷載扭轉角曲線，應力應變提?。┦质煜ぃ瑘D中為25度，45度，90度曲梁正負彎矩模型及后處理繪圖，各個曲梁前處理(建模)及后處理(提取各類曲線)均已錄制視頻，內容十分詳細，容易上手，如購買贈送混凝土本構視頻及鋼筋混凝土柱滯回模擬及滯回曲線提取，有興趣可私聊，價格可談。
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鋼-混凝土組合梁受彎性能數值模擬，涉及到鋼梁、混凝土板、栓釘以及鋼筋等建模、相互作用及分析。
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鋼混結構，lsdyna爆炸
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橋梁科普｜裝配式橋梁的應用前景，你知多少？
圖 8 常莊水庫大橋
（4）波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁
波形鋼腹板-鋼管混凝土組合梁橋，該橋型結構新穎，由混凝土頂板、鋼管混凝土下弦桿、波形鋼腹板組合而成，其中波形鋼腹板-鋼管混凝土制造中的空間曲面焊接問題是結構難點（見圖9）。
圖 9 組合梁制造
（5）H型波形鋼梁-GFRP橋面板組合梁
H型波形鋼梁-GFRP組合橋面板組合梁，主梁采用H型波形鋼梁，橋面板采用GFRP橋面板。工程實例：京港澳高速柏鄉服務區人行橋（如圖10所示）。
圖 10 京港澳高速柏鄉服務區人行橋
（6）鋼箱組合梁
將混凝土橋面板與半閉合鋼板箱梁連接成整體，形成鋼箱組合梁。這種組合梁能夠充分發揮鋼材所具有的抗拉性能和混凝土所具有的抗壓性能。采用該結構形式的邢衡高速沙窩溝北支大橋如圖11所示。
圖 11 沙窩溝北支大橋
（7）鋼板組合梁
鋼板組合梁由外露的工字型鋼與鋼筋混凝土頂板通過剪力鍵鏈接形成的一種組合結構。該橋型充分發揮了鋼材和混凝土各自的材料性能，承載力高、抗震性能和動力性能好、施工快捷。采用該結構形式的曲港高速主線橋如圖12所示。
圖 12 曲港高速公路主線橋
（8）鋼桁組合梁
鋼桁組合梁以鋼管或型鋼作為主要受力構件，主梁由上、下弦桿、腹桿和混凝土橋面板組成，是一種具有高強度、高剛度、高穩定性的鋼桁組合梁。采用該結構的雅西高速干海子大橋如圖13所示。
展開 南京長江五橋 75%工廠化預制安裝方案的總體設計
（a）上塔柱斷面 （b）中塔柱斷面
（c）下塔柱斷面 （d）塔底斷面
中塔截面構造示意（cm）
2.索塔結構材料選擇
分別研究鋼索塔、混凝土索塔、鋼混組合索塔三種結構形式。鋼索塔由于可提供的剛度有限并且造價較高，不宜選用。而鋼混組合索塔相比于混凝土索塔具有以下優勢：
①承載能力高，由于鋼外殼的協同承載作用，其承載能力高于鋼筋混凝土索塔。
②塑性和韌性好，鋼材的約束作用可以改善核心混凝土的變形性能，使組合索塔具有良好的塑性和韌性，從而顯著改善結構的抗震性能。
③外觀質量好，索塔外表面均為鋼結構，光潔度、平整度相較于混凝土索塔更易保證，另外表面涂裝顏色可根據景觀設計要求確定，更易獲得較好的美學效果。
④耐久性好，鋼殼的約束作用可減緩鋼筋混凝土的裂縫發展，內部鋼筋因有鋼殼的保護不會引起銹蝕，運營期間只要做好鋼殼的外表面涂裝維護，即可保證結構的耐久性。
⑤采用工廠化、裝配化施工，減少現場作業強度及難度，提高工程質量，并且施工方便，索塔施工過程中鋼殼可兼作混凝土模板，省去了大型爬模設備。
雖然鋼混組合塔工程造價較混凝土索塔略高，但結構性能明顯占優，亦符合交通部推進鋼結構橋梁建設戰略，故最終選擇采用鋼混組合索塔。
3.索塔結構設計
索塔采用縱向鉆石形索塔，橫向為獨柱塔，結構為鋼—混凝土組合索塔，鋼結構采用Q345C板材和Q235B型材，混凝土采用C50補償收縮混凝土。
展開 中國城市軌道交通2020年數據統計與發展分析
同時，裝配式結構、鋼混組合結構、新材料的應用、設備及構件標準化等綠色建造技術逐步應用，這些技術的應用將大大降低工程造價和運營成本，實現軌道交通的節能、節地、節材、低碳、環保、綠色，在國家“碳達峰、碳中和”的進程中更多地承擔節能減排的責任。
注
文中數據不包括中國香港、澳門特別行政區及臺灣地區的數據。
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