文档介绍：钢管混凝土系杆拱桥拱肋脱空的综合防治措施
钢管混凝土系杆拱桥拱肋脱空的综合防治措施
【摘要】钢管混凝土系杆拱桥的脱空问题至今未有很有效的解决措施,本文系统总结了拱肋脱空产生的原因及其受力性能降低的机理,并在此基础上结合本公司承建的申张线-张家港复线巫山大桥工程实例有针对性地提出了经济有效的脱空防治综合措施。
【关键词】钢管混凝土;脱空;防治措施
中图分类号:TV331文献标识码: A

一、概述
钢管混凝土的基本原理是借助内填混凝土来增强钢管壁的稳定性,借助钢管对核心混凝土的“套箍作用”,使核心混凝土在工作时处于三向受压状态,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和抗压缩变形能力。钢管混凝土系杆拱桥是指拱肋采用了钢管混凝土材料的系杆拱桥。
钢管混凝土材料应用于桥梁结构最早始于1879年,英国Severn铁路桥桥墩采用了钢管混凝土材料,目的是为了防止空钢管锈蚀[1]。1990年,我国第一座钢管混凝土拱桥四川旺苍东河大桥成功建成,拉开了我国钢管混凝土拱桥发展的序幕。据不完全统计,截止目前,我国已建成钢管混凝土拱桥300座以上。
钢管混凝土拱桥自出现以来,在短短的几十年间得到了飞速发展,主要是由于钢管混凝土拱桥具有以下优点:①承载能力高。对于薄壁钢管来说,由于它对局部缺陷很敏感,其承载能力极不稳定,而在钢管中灌注混凝土形成钢管混凝土构件后,钢管延缓了混凝土受压时的纵向开裂,而混凝土也大大延缓了薄壁钢管的局部失稳。钢管混凝土的承载力高于二者单独承载时的承载力之和;②塑性和韧性好。单向受力时混凝土的破坏特征属于脆性,尤其对于高强度混凝土更是如此,但钢管混凝土中的核心混凝土在钢管的约束下,不仅在使用阶段改善了它的弹性性能,而且在破坏时能产生很大的塑性变形,从而使钢管混凝土具有优良的抗震性能。在冲击荷载或振动荷载作用下,会表现出很好的韧性[2];③经济性好[3];④施工方便。钢管拱肋本身就可当作侧模,省去普通钢筋混凝土施工支模、拆模等的麻烦;⑤耐火性好。由于钢管内填充了混凝土,在高温情况下,与空钢管相比,它的软化温度极大提高,而在急剧降温时不会像普通钢筋混凝土结构那样爆裂[4]。
目前,钢管混凝土材料的本构关系还没有完善成熟的理论,且专门针对钢管混凝土拱桥的设计施工规范还在制订当中。钢管混凝土拱桥虽然应用广泛,但其理论研究还需进一步完善。由于缺乏足够的理论支撑逐渐暴露出不少问题,尤其是钢管与管内混凝土之间的脱空问题。钢管混凝土的脱空,是指核心混凝土内部出现空洞、不密实或者是钢管与核心混凝土在界面处分离开来的现象。根据脱空的形式,钢管混凝土拱桥的脱空可分为两种情况:①拱肋内部混凝土不密实;②钢管与混凝土界面脱离。钢管混凝土的优越性主要靠钢管和管内混凝土的牢固结合形成整体共同受力才能体现,这就需要保证管内的混凝土与钢管内壁之间能紧密接触,处于径向挤压的工作状态,这样“套箍作用”才能发挥。但在目前对服役钢管混凝土拱桥的调研过程中发现,大部分钢管混凝土拱桥拱肋钢管与混凝土都在脱空状态下工作,且大部分为第二种形式的脱空[5,6]。
脱空问题比较复杂,主要表现在脱空的检测手段不够完善,脱空的程度和范围难以定量,脱空对受力性能影响的理论研究还不够深入,经济有效的脱空防治措施还比较缺乏等方面。本文主要系统总结钢管混凝土拱桥脱空产生的原因及其