钢管混凝土研究进展

(广州大学土木工程学院 广东 广州 510006)

TheresearchprogressofConcretefilledsteeltube

HEHuihui

【Abstract】This paper briefly introduces the concrete-filled steel tube,briefly introduces the concrete-filled steel tube,describes its advantages,introduces the engineering application of concrete-filled steel tube from different aspects,lists the research status at home and abroad,and discusses the existing problems and the development direction of concrete-filled steel tube in the future.

【Keywords】Concrete filled steel tubes;Engineering applications;Research status quo;Development direction

一、钢管混凝土的简介

钢管混凝土(Concrete filled steel tube),是指在钢管内填充混凝土后进行养护，最终形成的混凝土与钢管结合为一体的结构构件，具有承载力高、延性好、耐久性强的材料。

与传统的钢筋混凝土结构相比,钢管混凝土结构有如下优点：①可以不受钢模规格的限制生产任意规格和长度的构件；②不需要支模板，提高生产效益，节约能源,同时改善劳动环境，缩短了工期，降低了生产成本；③减少了起吊、运输和安装工程中的破损率从而提高了抗震和抗冲击能力，在生产过程中能有效地避免出现跑浆、麻面等问题，因此基本上不存在废品率；④构件的承载力富裕度大；⑤核心混凝土提高了构件的稳定性,解决了钢结构力学性能方面稳定问题的缺点。[1-2]

二、钢管混凝土结构在实际工程中的应用

钢管混凝土由于具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工便捷等较突出的有点，因而近年来在建筑领域内得到了广泛的推广和应用，发展十分迅速。下面将简要地列举一些典型实例来说明钢管混凝土结构的合理应用及其技术经济效益。[3-5]

1996年建成的广州好世界广场大厦是国内第一座采用C60级钢管高强混凝土柱的超高层建筑。结构体系为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙，如采用C40级钢筋混凝土柱，柱截面将会过大，从而严重影响建筑的使用。经研究，决定在地上2层以下，采用C60级的钢管高强混凝土柱，以缩小柱的截面积。

江西高安县樟树岭水库大桥采用了钢管混凝土桁架拱桥，净跨70m，桥宽5m，由两片钢管混凝土桁架和钢筋混凝土桥面组成。由于采用了钢管混凝土结构，整个转动体系重量只有390t，相当于转体同类型普通钢筋混凝土桁架拱重量的50%，不但节省了平衡重混凝土250m3，也简化了转体工作，由于采用钢管混凝土桁架拱，减轻了桥梁上部构造的重量，降低了拱的水平推力，减轻了地基负担。

三、钢管混凝土的国内外研究

2015年，武汉大学卢亦焱等对钢管钢纤维混凝土柱的受压性能进行了试验研究。试验研究了混凝土强度、钢管厚度和钢纤维体积分数对混凝土极限强度和延性的影响。试验结果表明，在混凝土中掺入钢纤维可显著提高钢管混凝土柱的延性和耗能能力，延缓钢管的局部屈曲，但对破坏模式无明显影响。[6]

2016年，利物浦大学工程学院A.S.Shakir研究了普通钢管混凝土柱和再生钢管混凝土柱在侧向弹丸冲击下的动力响应，以及碳纤维布(CFRP)对钢管混凝土柱结构性能的影响。结果表明，RACFST试件和NACFST试件的变形形态相似，其抗冲击性能与NACFST试件相当。试验结果还表明，CFRP的附加约束减小了RACFST和NACFST试件的整体位移。[7-8]

四、存在的问题以及展望

目前，钢管混凝土的应用已经取得了满意的效果，但是随着研究的深入，许多问题仍有待解决。

(1)目前，对钢管混凝土动力性能的研究大多集中在试验研究阶段，大多从滞回性能定性分析钢管混凝土抗震性能得出较好的结论，缺乏相应的理论推导和计算理论，对规范和设计尚未形成统一的认识。

(2)刚度是钢管混凝土柱和节点力学性能的重要指标，现有钢管混凝土变形试验对其认识不同，对刚度仍存在不同认识，缺乏统一的理论计算公式。

(3)钢管混凝土构件设计规范不成熟、不完善。[9]

五、结语

尽管钢管混凝土在实际工程中的应用还有许多问题尚待解决，但是仍然有许多具有开拓精神的企业、研究工作者和工程技术人员在孜孜不倦地推进着钢管混凝土的发展。钢管混凝土具有比强度高、承载能力大、经济效益好和耐久性优异的优点，可以满足土木建筑工程部门对轻质、高等级、大跨度、重在化和耐久性等诸多方面的要求。所以，应积极开展钢管混凝土的研究工作，加快推进钢管混凝土的研究进程，争取使钢管混凝土能够早日在实际工程中得到普遍的运用。