新型预应力外包波纹钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

谢梦洁，邹 昀，王城泉，钱慧超，曹 岚，陈 明

(1. 江南大学环境与土木工程学院，江苏，无锡 214122；2. 上海欧本钢结构有限公司，上海 200127)

外包钢-混凝土组合梁指将直钢板冷弯或者焊接成U型，然后在钢梁内浇筑混凝土。这种构造形式的梁刚度、承载能力较高，延性也较好。在火灾的情况下，U型钢梁外部受火，内部混凝土能够较好地吸收钢梁表面传递的热量，延缓钢构件温度升高的速度，使整个结构抗火性能提升。且U型钢可以替代浇筑混凝土时的木模板，优化施工工序[1−2]。但这种组合梁存在两个薄弱面(钢-混界面、梁-板界面)[3]，如图1所示。

图 1 组合梁薄弱面示意图Fig.1 Schematic diagram of weak surface of composite beams

梁-板界面可以通过设置抗剪连接件来加强。Liu等[4− 5]采用钢筋桁架和倒U型钢筋对梁-板界面进行加强；Zhang等[6]以角钢作为抗剪连接件，有效地加强了梁-板界面，但在加载过程中，U型钢梁与内部混凝土变形差逐渐增大，无法维持变形协调，钢-混界面均发生滑移，导致组合作用失效。

钢-混界面的组合作用通常由钢材与混凝土间的粘结作用来保证。陈丽华等[7]提出一种外包U型钢梁采用花纹钢板的组合梁。花纹钢凹凸不平的表面能够增大钢与混凝土间的接触摩擦，同时其粗糙程度较大，可以提供较高的机械咬合力，使得与混凝土间的粘结作用增强，但组合梁最终的破坏形态仍取决于抗滑移连接度。

相比于同条件下的直钢板，波纹钢能够有效增加U型钢梁与混凝土间的接触面积，增加粘结作用，有利于钢-混凝土协同工作，且波纹钢的抗剪切屈曲强度较高，无需另设加劲肋就能在较薄的厚度时拥有更高的平面外刚度，有良好的经济优势[8−9]。……