钢管混凝土结构的发展及应用__集群智慧云科服

发布时间：2022-10-05 10:12 热度：

摘要：介绍了实心钢管混凝土和中空夹层钢管混凝土结构的特点、研究现状及其工程应用，探讨了钢管混凝土结构研究方向。
　　关键词：实心钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土、应用
　　
　　钢管混凝土是在钢管内填充混凝土而形成的构件，是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上演变和发展起来的，最早采用钢管混凝土的工程之一是1879年的severn铁路桥桥墩，在钢管内填充混凝土以防止锈蚀并承受压力。在60年代以后，对钢管混凝土力学性能的研究不断地深入，并且80年代后期，由于泵送混凝土工艺的发展，钢管混凝土结构在施工性能方面的优势得到充分的发挥。因此由于其具有承载能力高、塑性和韧性好、耐火性能好以及施工方便等一系列的优点，到目前为止已被广泛应用于国内外的拱桥、地铁、高层建筑和工业厂房等结构中，并取得了良好的经济效应和建筑效果。如我省2001年建成通车的三门健跳大桥即为中承式钢管混凝土拱桥。
　　我国对于在钢管中灌素混凝土的内填型钢管混凝土结构的研究相对比较成熟。自1990年以来，已由国家建材总局、中国工程建设标准化协会、国家经贸委和中国人民解放军后勤部分别制定了有关钢管混凝土结构设计与施工规程。由于具备了上述设计依据，这类结构必将在我国得到更大规模的应用和推广。
　　对于实心钢管混凝土的研究，国内有学者提出钢管混凝土统一理论，即将钢和混凝土视为一种组合材料来研究其综合力学性能。
　　钢管混凝土统一理论有如下基本假设：
　　1.    钢管混凝土可视为一种组合材料。可以由构件的工作曲线来研究其组合力学性能指标，由整个构件的形常数来计算其承载力。
　　2.    钢管混凝土构件在不同荷载组合作用下的性能变化是连续、统一的。
　　3.    钢管混凝土构件的性能随几何参数如长细比、含钢率等的变化是连续、统一的。
　　4.    钢管混凝土构件的性能变化随其截面形状如圆形、多边形、方形的改变是连续、统一的。
　　根据这些架设，统一理论研究的基本思路是：首先分别确定钢材和核心混凝土的应力－应变关系模型，再将应力－应变关系模型编入数值计算的程序当中，利用数值分析方法计算出构件受轴压（拉）、纯弯、纯扭或纯剪的荷载－变形关系曲线，进而由荷载－变形关系曲线导出钢管混凝土各项综合力学性能指标（如轴压模量及强度指标，抗弯刚度及抗弯模量等）。由于计算时采用的核心混凝土的应力－应变关系模型中考虑了钢材对混凝土的约束作用，所以在综合荷载－变形关系中也就包含了这种作用效应，因而在各项综合力学性能指标中也包含了这种效应，比较符合实际应用。
　　实心钢管混凝土在我国主要运用于以下几个领域：（1）高层建筑：由于钢管混凝土柱的承载力高，抗震性能好，可以解决高层建筑结构中普通钢筋混凝土结构底部的“胖柱”问题和高强钢筋混凝土结构中柱的脆性破坏问题，而且可以节省钢材用量。（2）大跨度拱桥：钢管混凝土由于管壁内填满混凝土，提高了钢管壁受压的稳定性，而钢管内的混凝土受钢管的约束，提高了混凝土的抗压强度和延性。且施工时，钢管本身就是模板，结构轻巧，施工简单。（3）地铁车站：地铁车站是我国最早采用钢管混凝土结构的工程项目。采用钢管混凝土柱主要是利用其承载力高的特点，以减小柱子的截面尺寸，有效地利用空间。（4）厂房的柱：这是由于钢管混凝土组合柱把偏心弯矩转变为轴心力，结构轻巧，节约钢材，施工简便，同时刚度好。
　　一般应用中，实心钢管混凝土通常是被用作轴心受压构件或荷载偏心率较小的压弯构件。当钢管混凝土构件的长细比或荷载偏心率较大时，其承载力将由其抗弯刚度控制，截面靠近形心部位的材料并不能提供多少抗弯