[浅谈钢管混凝土的工作原理和优点]钢管混凝土的工作原理

时间：2019-04-21 03:29:42　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　【摘要】现代建筑工程对建筑材料和建筑结构的要求越来越高，因为现在的工程结构正在向大跨、高耸、重载的工程方向发展，但是传统的钢筋混凝土结构和钢结构却都受制于自身材料的局限性而在近年没有突破性的进展。钢管混凝土结构具有承载能力高、延展性好、自架设能力强和耐火性能好的优点，能够满足大跨、高耸、重载的要求并能经受恶劣环境条件的考验，因而近年来在建筑、桥梁以及地下结构中应用广泛，有着极为广阔的发展前景。
　　【关键词】钢管混凝土；承载力；延性好
　　1. 钢管混凝土工作的基本原理
　　1.1 钢管可以对其核芯受压混凝土施加侧向约束，使钢管内的核芯受压混凝土始终都处于三向受压应力状态，从而可以最大程度的延缓内部混凝土纵向微裂缝的产生和发展。因此，钢管混凝土结构的抗压强度和抗压缩变形的能力比普通钢筋混凝土结构有了明显的提高。
　　1.2 钢管壁内的核芯混凝土可以对钢管壁提供辅助支撑的作用。因而钢管壁的几何稳定性得以增强并改变其失稳模态，最终使得钢管混凝土结构的承载能力大幅度提高更好地适应现代工程的要求。
　　综上所述，组成钢管混凝土结构的钢管和混凝土是相辅相成、相互作用的，即：内部混凝土由于钢管壁的横向约束作用使其自身处于复杂应力状态下，从而使混凝土的延展性（塑性和韧性性能）得到明显改善并且混凝土的强度也得到了提高。同时，内部混凝土的辅助支撑作用使得钢管壁可以延缓甚至避免其局部屈曲的发生，保证钢管壁混凝土材料性能的充分发挥。除此之外，钢管混凝土结构的自架设能力较强，在其施工过程中钢管壁还可以作为浇筑其内部混凝土的模板。总之通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自材料的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，这也正是钢管混凝土组合结构的最大优势所在。
　　2. 钢管混凝土结构的优越性
　　2.1 承载能力高。如前所述，钢管壁和内部混凝土两种材料相互作用、相辅相成最终提高其承载能力。钢管壁对其内部混凝土的横向约束起到了套箍作用，体现在当混凝土进入塑性阶段以后内部混凝土沿着径向剧烈膨胀，而此时钢管壁能有效的约束这种膨胀并能延迟纵向微裂缝的产生和发展，从而使混凝土处于三轴受压状态强度得以大大提高。混凝土可以辅助支撑钢管壁，避免其过早的发生局部屈曲。两种材料弥补了各自的缺点却发挥了彼此的长处。
　　2.2 延展性能好。传统的混凝土结构脆性较大，在动力荷载作用下容易呈现脆性破坏。但钢管混凝土结构由于钢管壁对其内部混凝土的约束作用改善了弹性性能并且在其破坏阶段也具有较大的塑性变形。此外，钢管混凝土结构的抗撞击能力和振动性能都较好。尤其是圆形钢管混凝土构件各方向等强度，使其在抵抗不确定方向的地震作用时具有较大的优越性。
　　2.3 施工方便、耐火性能好、性价比高。钢管混凝土结构无需支模、拆模、绑筋等复杂费时的施工工序，且焊接工程量较小，因而能缩短工期，降低造价。此外，钢管混凝土构件具有很好整体性。即便在经受火灾后，已局部屈服的钢管壁在常温下力学性能会有所改善，强度也会有所提高。从而最大程度上避免了结构失效以至于倒塌的危险。
　　3. 结语
　　由于钢管混凝土的合理受力性能，施工简便，可加速工期并取得一定经济效果，因此已广泛用于各种建构筑物及桥梁工程。钢管混凝土有结构有很多优点，但在许多方面也存在着出现蜂窝或孔洞等缺点，但它的优点远远多于缺点，确实是其它结构形式所不及的。随着科技水平的不断提高及新材料的出现，我相信钢管混凝土的缺点会进一步改善，优点充分体现出来，成为一种完善的结构形式。
　　参考文献
　　［1］韩林海，陶忠。钢管混凝土研究与应用中的若干问题，（福州大学土木建筑工程学院，福州，350002）.
　　［2］钟善桐，钢管混凝土结构讲座。建筑结构，1998，（10）：55～591.
　　［3］蔡绍怀，我国钢管混凝土结构技术的最新进展，土木工程学报，1999，（4）：16225.
　　［4］ JCJ01-99钢管混凝土结构设计与施工规程.
　　［5］ DBJ 13-51-2003钢管混凝土结构技术规程.

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