钢管混凝土的应用和发展VIP专享VIP免费

钢管混凝土的应用和发展摘要 由于钢管混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等一系列优点,它在土木工程中的应用越来越广泛,尤其在桥梁工程中的应用也越来越引起人们的兴趣与重视。本文就钢管混凝土的工作原理、计算理论、钢管混凝土的主要优缺点以及一些新型钢管混凝土结构做了简要的论述。关键词 钢管混凝土；新型钢管混凝土结构；应用；发展 近 1 个多世纪以来,钢管混凝土这种组合材料的研究不断深入,施工工艺大幅度改进,钢管混凝土在全世界范围内在房建、桥梁等工程中得到了大量的应用。据不完全统计,从 1990 年到 1994 年间已建和再建的钢管混凝土拱桥达 20 多座[1 ] ,到 1997 年已达 40 多座[2 ] ,到 1998 年则已达 60 多座,到目前为止,跨度不等的钢管混凝土拱桥已有 200 多座。1 钢管混凝土的工作原理钢管混凝土,英文简称 CFST。它是约束混凝土的一种特例，是将高强混凝土灌入薄壁圆钢管内而形成的组合结构材料,利用在一般的工作状态下,2 种不同力学性能的材料产生相互作用,即紧箍力来协调工作。这里以工程中使用最多的也是最最典型的圆形钢管混凝土短柱为例来介绍钢管混凝土的工作原理,如图1 (b) 所示。据有关文献介绍[3 ] ,钢材在弹性工作阶段,泊松比 μs 变化很小,在 0. 25 ～ 0. 3 之间, 可以认为是常数。取 μs =0. 283 ;而混凝土的泊松比 μc 在受力过程中是不断变化的。由低应力状态下的 0. 167 左右逐渐增大到 0. 5 ,当接近破坏阶段时,由于混凝土内部纵向微裂缝的发展,将超过 0. 5。对于钢管混凝土而言,在轴压力的作用下,μc 逐渐增大,并且迅速地超过钢材的泊松比 μs 。当 μs =μc 时,钢管和混凝土的径向变形一致,相互间没有紧箍力存在;当 μs <μc ,钢管限制了混凝土的径向变形,根据变形协调关系,相互间产生紧箍力;当 μs >μc 时,此时钢管已进入塑性屈服阶段,相互间作用力只剩下粘结力。由于紧箍力的存在,使得钢管与混凝土处于三向受力状态,见图 1(a) 。混凝土在图 1 钢管混凝土三向受力状态三向压应力作用下,其工作性能发生了质的变化,不但提高了承载力,而且还增大了其极限压应变;在轴心压力作用下,薄壁钢管的承载力是极不稳定的,实验证明,钢管实际承载力往往是理论计算值的 1P3～1P5。当在钢管内浇筑混凝土并达到一定强度后,混凝土保证了薄壁钢管的局部稳定,反过来,钢管又约束混凝土的径向变形,使它处于三向受压应力状态,延缓了受压时的纵向开裂,从而...