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钢与混凝土组合梁试验研究

1、试验目的

（1）钢-混凝土组合梁界面水平相对滑移、竖向掀起位移及栓钉掀起力测

试方法的研究，以准确测量界面水平相对滑移及栓钉所受掀起力的大小；

（2）分别探讨正弯矩和负弯矩作用下不同的栓钉布置形式或抗剪连接程度

时钢-混凝土组合梁界面水平相对滑移和竖向掀起位移的分布规律；

（3）研究组合梁的栓钉抗剪连接件分别在混凝土翼板受压和受拉两种力

学状态时的力学性能差异，测试栓钉的水平抗剪刚度和竖向抗掀起刚度大小，

为栓钉的极限承载能力计算，以及抗滑移、抗掀起设计提供理论依据；

（4）同时考虑界面水平相对滑移和竖向掀起效应对钢-混凝土组合梁刚度

及变形的影响；

（5）同时考虑界面水平相对滑移和竖向掀起效应对钢-混凝土组合梁弹性

抗弯强度和极限抗弯承载能力的影响；

（6）同时考虑界面水平相对滑移和竖向掀起效应对钢-混凝土组合梁正弯

矩区和负弯矩区竖向抗剪承载能力的影响；

（7）考虑不同抗剪连接程度下界面水平相对滑移和竖向掀起效应对组合

梁截面应变的影响。

2试件设计与制作

由试验目的，参照国内外钢-混凝土组合梁试验的基础上，本试验选择栓钉的

抗剪连接程度为主要研究参数，对比分析了栓钉布置方式、组合梁配钢率、正

反方向加载的影响。设计了5根研究简支组合梁抗弯性能试件，4根研究简支

组合梁抗剪性能试件，2根研究反向加载简支组合梁力学性能试件，3根研究两

跨连续组合梁整体性能试件。

SCB-1～SCB-5为研究简支钢-混凝土组合梁抗弯性能的试件。该组试件组

合梁的跨度均为2300mm，钢梁分别采用I14和I18两种型号的热轧工字钢，混

凝土翼板宽450mm，厚80mm，抗剪连接程度分别为1.14，0.76，0.68和0.43

四种，试件尺寸详见表2.1。混凝土翼板内配8Ф6.5纵向钢筋，分上下两层布

置，并沿梁长配有箍筋Ф6.5@100。为防止试验加载时简支组合梁支座处钢梁

的局部屈曲破坏，在支座处钢梁腹板上分别加焊了8mm厚的钢板作为加劲肋。

SCB-6～SCB-9为研究简支钢-混凝土组合梁抗剪性能试件。该组试件组合

梁的剪跨比均为1.2，梁的跨度均为1000mm，钢梁均采用I18型号的热轧工字

钢，混凝土翼板宽550mm，厚100mm，抗剪连接程度分别为0.21，0.92，0.67

和0.42四种，试件尺寸详见表2.1。其中SCB-6为模拟组合梁正弯矩区抗剪性

能试件，混凝土翼板内配12Ф6.5纵向钢筋。SCB-7、SCB-8、SCB-9为模拟连

续组合梁负弯矩区抗剪性能的试件。混凝土翼板内配16Ф10纵向钢筋。为了避

免试件出现纵向劈裂破坏，所有试件均配有横向钢筋Ф6.5@100，与纵向钢筋

形成钢筋网片，分上下两层布置。为防止试件支座处钢梁局部屈曲破坏，SCB-

6在支座处钢梁腹板上分别加焊了8mm厚的钢板作为加劲肋，SCB-7、SCB-

8、SCB-9在加载点处钢梁腹板上分别加焊了8mm厚的钢板作为加劲肋。

SCB-10和SCB-11为反向加载简支组合梁试件，用以测试栓钉在受拉混凝

土中的力学性能，同时模拟连续组合梁负弯矩区的力学性能，钢梁采用I14型

号的热轧工字钢，混凝土翼板宽450mm，厚80mm，混凝土翼板内配12Ф10纵

向钢筋，分上下两层布置，并配有箍筋Ф6.5@100。为防止加载点处钢梁的局

部屈曲破坏，在加载点处钢梁腹板上分别加焊了8mm厚的钢板作加劲肋。

SCB-12～SCB-14为3根2等跨连续组合梁，用以研究组合梁在正、负弯

矩共同作用下的整体工作性能。考虑到试验设备对梁最大长度的限制及现有热

轧型钢的最小尺寸规格，SCB-11～SCB-14采用I10型号的热轧工字钢，混凝土

翼板宽300mm，厚80mm，混凝土翼板内配8Ф10纵向钢筋，分上下两层布

置，并配有箍筋Ф6.5@100。在支座处钢梁腹板上分别加焊了8mm厚的钢板作

加劲肋以防止钢梁的局部屈曲破坏。

所有试件混凝土均按C40强度等级设计，采用普通商品混凝土。钢筋的绑

扎，试件的支模，混凝土的浇筑均在西安建筑科技大学结构与抗震实验室完

成。在试件浇筑混凝土的同时，留制150mm×150mm×150mm混凝土材性试

块6块，此材性试块与组合梁试件在相同的条件下养护，用以测定试件混凝土