重要技术和安全注意事项： 这是档案教育文本，不是结构设计、静态计算、适用标准、接缝细节或施工、焊接、混凝土、支撑、预应力或修复说明。根据当今的规定，所有原始配方、标记、尺寸、材料、程序和声明均未经验证而转让。钢-混凝土耦合结构的设计和实施完全属于授权土木工程师、结构设计师、承包商和监理根据特定对象、荷载、土壤、材料和适用标准进行的。
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介绍
在一些建筑中，使用了钢支撑上的钢筋混凝土板，例如工字梁上的桥梁的路面板或工字梁上的建筑物的天花板。以前，此类系统的尺寸设计是基于以下假设：这两个元件可以相互移动，并且主跨方向上的力矩仅由钢支撑承受。混凝土板将荷载传递给钢梁，但不参与接收相应的静力值（图1）。
图像 1 — 耦合载体、系统
对于这种施工方法，在混凝土板上定期设置横向接缝，以便使钢筋混凝土收缩并避免出现不良裂缝，即补充应力。然而，经验表明，这种系统中的实际力与计算值有很大不同。在钢筋混凝土板与钢支撑的接触处，会产生很大的摩擦力（粘附应力），从而使两个元件始终配合。
意外耦合效应的缺点是混凝土板接缝处出现缺口效应。沿着邻接表面的剪应力在接头附近急剧增加，类似于侧缝末端的剪应力。由于接头处的零线位置实际上不会改变，因此钢支撑中的法向应力可能明显高于均匀耦合计算的法向应力。从这个凹口开始，粘附母版可以进一步扩散。因此，路面板中的接缝没有发挥其作用，也没有发挥作用。
连接支架
在耦合支撑的情况下，假设钢支撑和混凝土板之间接触面上的剪力可以安全地传递（梁中的力）。规则是混凝土板直接放置在钢支撑的上带上并且没有相对运动。在这种所谓的“刚性联轴器”中，使用了嵌入混凝土中的特殊连接方式（杆、箍筋、锚栓）。
我们将观察带有混凝土板且没有横缝的连梁的情况。如果某个载荷（例如弯矩）仅作用很短的时间，则相应的应力和变形_Δσ_，分别为： Δε 根据基础强度科学，类似于钢筋混凝土。钢材和混凝土中的应力，在一定的伸长率下，与其弹性模量有关：σst/σb = Est/Eb = n。如果荷载是长期的，混凝土会因收缩和流动而发生变形。如果用 ε0 = σ/E0 我们标记在 t = 0, 时刻因短期载荷而产生的变形，则变形在由于摩擦而产生的永久载荷下增加，直到时刻 t 达到值 εt = ε0 (t + φt)。在相同条件下，计算屈服变形就好像它们与应力成正比一样。这就是为什么说胡克定律适用于流动引起的变形。流量系数_φt_取决于时间、混凝土等级、外部温度、空气湿度、元件负载力矩等
不是根据_Bernoulli_\和_Navier_\弯曲，而是出现微分关系，即应根据流动微分方程确定应力分布。由于流动，混凝土中的应力减小，而钢材中的应力增加。除了横截面尺寸之外，这些应力变化还取决于弹性尺寸和负载力矩。混凝土收缩会产生与流动类似的后果。收缩量_εs_取决于混凝土、其生产方法以及气候条件。混凝土收缩不取决于施加到元件上的荷载。
联轴器
耦合装置应安全地传递由于发生载荷而引起的混凝土和钢材接触表面上的所有剪切力，从而防止打滑。此外，如果由于其尺寸而混凝土截面本身无法承受倾斜主拉力，则它们应承受倾斜主拉力。力的大小根据基本弯曲理论确定。考虑以下偶联剂：
- 耦合锚栓：这些是圆形或扁平铁板，焊接到钢支撑的上带上，其作用类似于钢筋混凝土梁的弯曲钢筋。它们被制成钩子或马镫，对角或垂直。这些锚固件仅作用于一个方向，如果剪切力改变符号，这些锚固件将不起作用。
- 支架：固定在钢支撑的上表面，可以承受两个方向的剪切力。应在剪切力的方向上区分软脑和硬脑。软脑细胞遭受显着变形，并且剪切力在其表面上的分布不均匀。刚性大脑可以在较小的变形下提供更好的力分布。
图片2 — Herdecke 附近鲁尔河上的桥梁
- 螺旋钢筋：它位于钢支架上并在接触点处焊接。螺旋不适用于较大的耦合力。波纹圆钢也是如此。作为用于桥上耦合的装置的示例，在图1中。 2 显示了 Herdecka 附近鲁尔河大桥的大梁（大梁 60x40，带有垂直箍筋 phi12，焊接到大梁本身，以避免焊接产生更多凹口）；在图中。 3指连接一桥横梁，根据横向力的大小，梁采用横向焊接箍筋，特殊梁上带采用直焊箍筋。对于长箍筋，也可以将箍筋焊接在相对的两侧，如图 1 所示。 4a。在图中。 4b 是所示的带有倾斜箍筋的解决方案。
图片3 — 一座桥的横梁
图片4 — 带马镫的大脑
在施工中，也会使用带箍筋的刚性箍筋或仅箍筋，但也会遇到带软箍筋的解决方案，例如铆接角部。出于经济原因，更常使用耦合锚栓，将其对焊到钢支架上（图5a），或用一个弯曲端放置在支架上（图5b）。在图中。 5c 显示了带有移位钩子的相应解决方案。在图中。 6展示了建筑施工中天花板支撑的常规解决方案，即a）工字梁耦合支撑，b）T型梁（通过切割工字梁形成）。在支撑的末端，应始终提供特别坚固的端部支撑（图7）。倾斜锚栓用于将收缩和温度产生的应力引入板中。
图片 5 — 耦合锚
图片6 — 夹层结构的支撑
用于联接装置的尺寸设计是根据基本原理进行的。各个装置应受到与其间距相对应的剪切力。在确定大脑焊接连接尺寸时，应考虑倾覆力矩。
图片7 — a) 锚定结束脑干； b) 锚定
弹性联轴器
先前的介绍提到了“刚性耦合”，其中钢支撑件和板之间的相对位移等于零，并且耦合装置连续作用。耦合装置的变形、混凝土和钢支撑的局部变形均被忽略。
图片 8 — 带弹性联轴器的支架
在刚性耦合的假设下，通过各个耦合方式传递的力与横向力和大脑的间距成正比。如果钢支撑和混凝土板之间在某些区域发生显着的相对运动，则会导致明显的力重组。混凝土可以部分停止充当连梁的压力板，从而显着降低剪力的最大值。在图中。 8 是弹性耦合结构的一个例子，类似于科隆-罗登基兴莱茵河大桥。在图中。 9 显示了弹性耦合对连续支撑的影响，适用于集中力和完全均匀分布的载荷。位移 ψ 是接收剪切力的联轴器刚度的量度，如图 2 所示。 8。因此，如果有目的地选择联轴器的特性来承受剪切力，则弹性联轴器的影响非常大。
图9 — 带弹性联轴器的桥梁示例
耦合结构的计算
原则上，混凝土板的厚度应尽可能小是经济的，同时应遵守法规确定的最小厚度。
静态确定的结构
在静态确定的结构（例如简单梁）的情况下，特定载荷的公共部分中的静态影响是恒定的，或与时间无关。由于流动和收缩的影响，只有截面某些部分的弯矩和法向力是可变的。
收缩的影响可以表示为钢支撑和混凝土板之间相应的温差。由于混凝土收缩，耦合截面中出现内应力，即混凝土收缩产生的拉应力，其收缩受到钢支撑（以及钢筋本身）的影响，而相应的压应力则出现在钢截面中（图10）。收缩率根据单一指数函数随时间增加至最终值。由于收缩应力也会随着收缩变形而增加，这会导致所谓的_收缩流动_。
图10 — a) 无耦合时自由板的收缩； b) 由于耦合支撑收缩而产生的应力
根据承担混凝土板自重的静力系统，存在差异：仅对移动荷载进行耦合（自重仅由钢支撑承担，耦合系统仅承受作用在成品结构上的荷载），对自重和移动荷载进行耦合（整个自重和移动荷载作用在耦合系统上）。
第一种情况发生在钢梁作为模板支撑时，没有支撑，并且在混凝土浇筑过程中它们可以在现场弯曲（图11a）。在这种情况下，钢支撑本身承受混凝土和模板的重量。只有当混凝土足够坚硬时才会发生粘结（图11b），因此混凝土浇筑后不得立即加载支架，以免混凝土损坏或过度流动。
在第二种情况下，当混凝土板的自重也由耦合系统承受时（图11c），假设在混凝土浇筑过程中钢支撑在足够的位置得到支撑，使其不会受到显着的弯矩。拆除脚手架后的电压分布如图2所示。 11d.
图11 — 动载和静载联轴器，以及拆除脚手架前后的电压分布
预载
对于简单梁，混凝土中仅由于收缩和温差而产生较小的拉应力。悬梁、连续梁和其他结构中会产生巨大的拉应力，这可能会导致混凝土出现裂缝。如果裂纹出现在负力矩区域，则耦合作用消失。因此，提前在混凝土板中引入小的压应力是有用的，以安全地避免由于混凝土收缩而形成裂缝。可降低连梁混凝土板的拉应力：
1\。通过钢梁相应的负预载（上边缘预张紧）。同时，应仔细研究混凝土浇筑的顺序。
2\。通过升高和降低连续支撑的中间支撑。因此，通过适当的程序，可以在耦合支撑的混凝土板中产生压应力。
3\。通过预应力。最简单的情况是对自由混凝土板施加预应力，然后才连接到钢支撑。此过程的优点是预应力相对较小，因为钢支撑的压缩带没有预应力。该梁仅因混凝土板的流动和收缩而承受弯矩，因此由于预应力而保持笔直。在图中。 12a 显示了这种预应力情况下的应力分布 (t=0)，如图 1 所示。 12b 流程结束时的最终状态 (t=tE) 和图 3 所示。 12c 短期力矩载荷 (t=a) 产生的弯曲应力。在图中。 12d 显示了在对粘结混凝土板施加预应力的情况下，t=0 时的应力分布。
图12 — 带有后续耦合的独立混凝土板的预应力
静不定结构
连续梁和类似结构承受负弯矩，这通常会在钢筋混凝土板中产生高拉应力。考虑到连梁的使用寿命以及缺口对裂缝的影响，裂缝是不受欢迎的，尤其是在桥梁中。超静定系统根据不变系统的常用静力学方法计算短期载荷（移动载荷）。相应的静态量和变形与理想弹性系统中的相同。在恒定载荷特别是高预应力作用下，往往会出现大流量。确定预应力时，应考虑弯曲预应力元件的摩擦力。施工时，应仔细选择连桥的悬挑。现成的耦合支撑非常刚性，因此几乎不可能对高度位置进行后续修正。考虑到流量，最终水平要经过几年才能达到。这种流平在某种程度上是不确定的，因为收缩和流动的影响是可变的，取决于无法预测的气候条件。
结论
联轴器的应用不仅限于钣金梁，还可以包括加劲兰格梁、悬索桥等的支撑以及带有行车道向上或向下的格构梁。格构桥 - 高拉应力出现在下方道路附近的路板上，因为这些路板必须或多或少地跟随主梁张紧带的伸长。需要足够的纵向预应力以避免裂缝。在图中。 13是一种边界情况，其中钢格栅不再具有下部带，其作用完全由双向预应力钢筋混凝土板接管。在图中。 13b 您可以在支架本身中看到横截面通道60x180 mm。
图片13 — 加勒桥：a) 剖面； b) 下带交汇处，左为总站，右为 Vešaljka