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第 3 卷第期土木工程学报 ol 3 o 2 4 V 2 N 4
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我国钢管混凝土结构技术的最新进展
蔡绍怀
中国建筑科学研究院( )
。
摘要对我国钢管混凝土结构技术的发展现状作了简要介绍着重评述了在我国高层建筑最高达 7 ( 2
、。,
层大跨度拱桥最大跨度达加和地铁车站等工程中应用钢管混凝土m结构的成就工程实践表明钢管( ) 4 )
混凝土既是一种高强、高性能结构材料, 也是一种高效施工技术。钢管混凝土技术与现代高强混凝土技术和泵
灌混凝土技术三者的结合, 将会对未来土木工程产生深远的影响。
关键词钢管混凝土高层建筑大跨度拱桥地铁车站高强混凝土组合结构
一、引言
“”“” l 一 o n 。
本文所谓钢管混凝土是钢管套箍混凝土( tS e l lb be C 浦 on er et ) 的简称它是由混凝土填
, c ` 3 。
人薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料是套箍混凝土( c iofn edn c on er et ) 的一种特殊形式〔,2 〕在国外
一。, ,
也有称之为“ er et iF n de tS e F l b be ”(“混凝土填心钢管”) 的但后一种叫法似不够确切因为它只从现
象上表述了混凝土对钢管的填充, 而没有从本质上突出钢管对核心混凝土的套箍约束。这种叫法就把用混凝
土填心的方钢管也包括进去了, 而方钢管对核心混凝土并无多大套箍约束作用, 不属套箍混凝土之列。
钢管混凝土的基本原理是借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束作用, 使核心混凝土处于三向受压状态,
从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力。钢管混凝土除具有强度高、重量轻、延性好、耐疲
劳、耐冲击等优越的力学性能外, 还具有省工省料、架设轻便、施工快速等优越的施工性能〔1刊〕。
钢管混凝土是在高层建筑和大跨度桥梁中应用高强混凝土的一种最有效和最经济的结构形式。这是因为:
, ,
( l) 钢管对核心混凝土的套箍作用能有效地克服高强混凝土的脆性; ( 2 ) 钢管内无钢筋骨架便于浇灌高
, , ,
强混凝土而且因有钢管分隔与管外梁板结构的普通混凝土互不干扰无交错浇灌的麻烦; ( 3) 钢管外面
无混凝土保护层, 能充分发挥高强混凝土的承载能力。
从 18 97 年美国人 Jo h n 回 ly 在圆钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱(称为阔卜柱) 并获得专利算
起, 钢管混凝土结构在土木工程中的应用己有百年历史。钢管混凝土优越的力学性能, 一开始就受到美欧各
, 。, 、
国土木工程界的重视兢相开发利用本世纪 20 年代前后在美国的波士顿纽约和芝加哥等地, 曾将其用
。
于单层和多层厂房建筑( 最高到六层) 的承重柱 19 30 年在法国巴黎郊区的 bI i s 地方用以建造过一座 g m 跨
,
度的上承式拱桥。接着于 19 37 年在苏联列宁格勒( 圣彼得堡) 用集束的小直径钢管混凝土作为拱肋建造了
横跨涅瓦河 1l0 m 跨度的下承式拱桥; 1 9 39 年又在西伯利亚 H 倪 T b 河上建成了跨度 140 m 的上承式钢管混凝土
, , , 。
铁路拱桥与钢拱桥相比节约钢材 52 % 降低造价 20 % 但其施工方法是在现场将钢管拱架分段预制并浇
灌混凝土以后, 在满堂红的支架上拼装成桥, 因而钢管混凝土在施工安装方面的优越性能未得到发挥。值得
, , ,
注意的是在这期间苏联开展了钢管混凝土基本力学性能的试验研究 vG odz ve 教授深刻地阐明了钢管套箍
混凝土的工作机理, 并成功地用极限平衡法求解了钢管混凝土轴压短柱的极限承载能力。
印年代前后, 钢管混凝土结构技术在苏联、西欧、北美和日本等工业发达国家受到重视, 开展了大量的
试验研究工作, 曾在一些厂房建筑、个别的多层建筑和立交桥以及特种结构工程中加以应用。但终因管内混
, ,
凝土的浇灌工艺未得到很好解决现场的施工操作显得繁琐而使钢管混凝土在施工性能方面的潜在优势未
能得到应有的发挥。相比之下, 人们仍宁愿采用操作简单、质检直观的普通钢筋混凝土结构或工厂化程度高、
现场劳动量少、吊装轻便、施工快速的钢结构。
, , ,
so 年代后期由于先进的泵灌混凝土工艺的发展解决了现场管内混凝土的浇灌工艺问题加以现代高
强混凝土需要用钢管套箍克服其脆性, 因此在美国和澳大利亚等国的若干高层建筑工程中, 钢管混凝土结构
, 。
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