钢管混凝土受压构件工作性能研究
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构 1、 前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、 钢管混凝土结构的特点 ， 混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l 的一根钢管混凝土短试件在轴向力N 作用下钢管和核心混凝土随着纵向压力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>，
配制高性能钢管微膨胀混凝土应注意的几个问题
配制高性能钢管微膨胀混凝土应注意的几个问题 来源：中国论文下载中心[ 06-03-19 17:42:00 ] 作者：郑守疆编辑：studa9ngns 摘要：本文介绍了钢管拱桥钢管微膨胀混凝土在设计过程中应注意的几个关键因素，提供了一些控制指标，对同类桥梁施工具有一定的借鉴与参考价值。 关键词：配制钢管微膨胀混凝土关键因素 最近几年，我国在钢管拱桥应用技术方面发展很快，在许多大跨度的桥梁设计中都采用钢管拱桥施工技术。该桥型是目前国内风行的一种新型结构，其桥梁结构形态优美，工艺复杂，跨度大，既省材料又省时间，且在施工期间不影响下部正常的通行，发展前景十分广阔。该桥梁在设计中为了充分发挥钢管套箍作用，内灌注高性能微膨胀混凝土，以提高钢管的承载能力，提高构件的稳定性。在钢管中灌注的一般是C40～C50的高性能微膨胀混凝土。该混凝土施工要求早期强度高，高流态，缓凝，自密实及可泵性非常好，最为关键性问题是，该钢管混凝土为微应力混凝土。因三向应力混凝土的主要特性是强度高，变形性好，在外荷载作用下，由于钢管约束其内部核心混凝土的横向变形，使在三向应力作用下的核心混凝土的强度比普通浇注的混凝土提高了2～3倍。普通混凝土受压的压缩应变≥0.002时，出现纵向裂缝而破坏。三向应力作用下的混凝土可看作弹塑性材料，当压缩应变达0.002时，不但仍有承载能力，而且表面不发生裂缝，它是一种很好的抗震材料。所以设置微应力，可提高构件的承载力及改变普通灌注法造成混凝土和钢管间有间隙的现象。在设计中确定微膨胀率和如何设计该种配合比是关键因素。钢管内部混凝土质量对工程结构安全影响很大，稍有不慎，就会出现质量事故，造成泵送困难，内有空气，不饱满，混凝土和钢管间有收缩空隙及承重能力下降等现象。作者成功地主持了本单位两座钢管拱桥钢管微膨胀高性能混凝土的设计工作，根据已成功的经验对配制过程中需注意的事项进行分析说明。 1材料 1.1水泥 水泥是混凝土中的胶凝材料，可为混凝土提供活性。混凝土中的水泥用量过多会产生不良后果：如水化热过大，混凝土收缩过大产生裂缝及空隙。因此，设计高性能微膨胀混凝土的水泥用量不宜过大，选择水泥时应选择525R早强型水泥为主体。该种混凝土在施工时，一般都要求高早强、缓凝及掺加外加剂、外掺料。所以，设计中对水泥的品种、细度、化学组成含量以及矿物组成，都有比较高的要求。水泥矿物组成中C3A和C3S对水化速度和强度发挥起决定作用。C3S与水反应快，凝结硬化也快，早、后期强度都高。因此，控制C3S 在40％～50％为宜；C2S与水反应慢，硬化也慢，早强低，但后期强度高，产生水化热低，C2S和C3S占水泥成分的70％～74％；C3A与水反非常快，水化热也高，但强度不高，所控制C3A在5%～9％；当减水剂加到水泥—水系统中，首先被吸附C3A，C3A含量高，吸附的就多，使C3S和C2S吸附的就少。因此，C3A含量高的，减水效果就差。而水泥中碱含量过高，使水泥凝结时间缩短，早强及流动性降低。水泥细度大，有利于减水剂增强效果。所以配制高性能微膨胀混凝土选择水泥时，应全面考虑，稍有不慎，会造成性能降低，膨胀值过大或过小，造成混凝土收缩，钢管内不饱满。 1.2细骨料 配制高性能微膨胀混凝土要求使用干净的河砂。使用时，必须考虑到砂中的云母含量、硫化物含量、含泥量和压碎指标值，该四种指标对混凝土强度和对钢筋的腐蚀性影响都非常
混凝土结构设计原理习题之四五含复习资料钢筋混凝土受压受拉构件承载力计算试题
混凝土结构设计原理习题集之四 6 钢筋混凝土受压构件承载力计算 一、填空题： 1．偏心受压构件的受拉破坏特征是______________________________________ ， 通常称之 为_____ ；偏心受压构件的受压破坏特征是 _________________________________ ， 通常称之为_______ 。 2．矩形截面受压构件截面，当l/h__ 时，属于短柱范畴，可不考虑纵向弯曲的影0响，即 取___ ；当l/h___ 时为细长柱，纵向弯曲问题应专门研究。0 3．矩形截面大偏心受压构件，若计算所得的ξ≤ξ，可保证构件破坏时 ____ ；b x=ξh≥2a′可保证构件破坏时_______ 。s0b 4．对于偏心受压构件的某一特定截面（材料、截面尺寸及配筋率已定），当两种荷载组合同为大偏心受压时，若内力组合中弯矩M值相同，则轴向N越__ 就越危险；当两种荷载组合同为小偏心受压时，若内力组合中轴向力N 值相同，则弯矩M 越__ 就越危险。 5．由于轴向压力的作用，延缓了__ 得出现和开展，使混凝土的__ 高度增 加，斜截面受剪承载力有所___ ，当压力超过一定数值后，反而会使斜截面受剪承载力__ 。 6．偏心受压构件可能由于柱子长细比较大，在与弯矩作用平面相垂直的平面内发生 _____ 而破坏。在这个平面内没有弯矩作用，因此应按______ 受压构件进行承载 力复核，计算时须考虑______ 的影响。 7．矩形截面柱的截面尺寸不宜小于mm，为了避免柱的长细比过大，承载力降低过多，常取l/b≤，l/d≤（b为矩形截面的短边，d为圆形截面直径，l000为柱的计算长度）。 8．《规范》规定，受压构件的全部纵向钢筋的配筋率不得小于___ _ ，且不应超过 ___ 。 9．钢筋混凝土偏心受压构件在纵向弯曲的影响下，其破坏特征有两种类型：_______ 和 _________ ；对于短柱和长柱属于______ ；细长柱属于______ 。 二、选择题： ＜2a′时，受拉钢筋截面面积A1．在矩形截面大偏心受压构件正截面强度计算中，当x的ss求法是（） A．对受压钢筋的形心取矩求得，即按x=2a′求得。s B．要进行两种计算：一是按上述A的方法求出A，另一是按A′=0，x为未知，而求出s s A，然后取这两个A值中的较大值。ss C．同
方钢管混凝土综述
方钢管混凝土综述 【摘要】：介绍了方钢管混凝土的定义和结构特点，以及其理论在国内外的发展。并举出实际工程例子来阐明其在建筑中广阔的应用前景，同时也提出了方钢管混凝土结构存在的问题。【关键词】：方钢管混凝土；承载力；稳定性；应用 【Abstract】It Introduces the definition and the features of square steel tube concrete structure,and its theory in the development of both at home and abroad. And gives some practical engineering examples to clarify its broad application prospects in building,and has also put forward the existing problems in square steel tube concrete structure. 0引言 伴随着人类的进步，科技的进步。人类建筑史上出现了一种新型的结构形式：钢管混凝土结构。钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土基础上演变发展起来的．指在钢管中填充混凝土而成的一种新型组合结构。钢管混凝土按截面形式分为圆钢管混凝土、矩 形钢管混凝土、方钢管混凝土、多边形钢管混凝土等；按材料组成分为普通钢管混凝土(核心混凝土强度等级为C50以下的素混凝土，外包普通钢管，简称钢管混凝土)、薄壁钢管混凝土(普通素混凝土外包薄壁钢管)、高强钢管混凝土(高性能混凝土外包钢管)、钢管膨胀混凝土(钢管内填膨胀混凝土)、钢管自应力混凝土、增强钢管混凝土(钢管内填配筋混凝土或含有型钢的混凝土)、离心钢管混凝土(钢管内用离心法填充一层厚度为20 mm～50 mm的C40等级以上的混凝土而成型的空心钢管混凝土)等[1][2]。 1方钢管混凝土结构的特点 所谓方钢管混凝土，是指用钢板或角钢拼焊而成的方形空钢管，其内充填混凝土而形成的一类组台构件。它一方面通过钢管内混凝土的支撑作用防止钢管壁发生向内屈曲，提高了钢管壁的屈曲承载力；另一方面通过四壁的钢板对内填混凝土提供侧向约束，能提高混凝土的抗压强度。因此两者的组合承载力大于两者独立承载力之和。方钢管混凝土具有其独特的优势。 [3] 1.1和传统的钢筋混凝土相比 承载力高，在保持截面形式相同的情况下，方钢管混凝土柱的承载力明显高于普通钢筋混凝土柱。质量轻，在保持钢材用量相近和承载力相同的情况下，构件的截面面积可以减小约一半，从而使得建筑物的使用面积得以增大，混凝土构件的自重相应减小约50％。抗震性能好，方钢管混凝土在反复荷载作用下，吸能性强，刚度基本不退化，延性性能好。施工方便，可以简化施工工艺，节省脚手架用量、缩短工期，减少施工用地。 1.2和刚结构相比 经济效益好，在保持自重相近和承载力相同的条件下，可节约钢材50％，焊接工作量可以大幅减少。耐火性能好，方钢管混凝柱由于管内有混凝土存在，可以吸收热量．因而耐火时间比钢柱长。动力性能优越，在高层建筑中，方钢管混凝土结构具有比钢结构优越的动力性能，能减轻风致摆动，增加居住人员的舒适感。 1.3和圆形钢管混凝土结构相比 节点形式简单，方形截面钢管混凝土结构构件之间的交贯线在一个平面内，节点形式简单便于加工，可节约人工费用．降低工程造价。截面惯性矩大，稳定性能好，建筑布局灵活，方钢管混凝土柱承载力高，可以采用大柱网，提供较大的建筑空间，且自由分隔满足各种功能要求；另外，采用方钢管混凝土结构更符合人们传统的审美观。施工更方便，方形钢管混凝土结构由于外形规则，有利于梁柱连接，克服了圆钢管混凝土结构由于截面形式特殊所带来的施工上的不便。
钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性分析
钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性分析 发表时间：2018-11-14T11:03:24.317Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：齐勇[导读] 能够更好地了解不同参数对此类桥型动力性能的影响，从而可以合理地指导该类桥型结构的设计，对该类铁路桥梁的提速加固等都有指导意义。基于此，本文主要对钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性进行分析探讨。齐勇 枣庄市公路管理局应急抢险中心山东省枣庄市 277100 摘要：随着桥梁跨度的不断增大，以及桥梁发展日趋轻薄型，大跨度钢管混凝土拱连续梁桥的抗震、抗风以及车辆荷载的冲击振动等许多动力问题越来越引起人们的关注。桥梁的动力性能主要取决于桥跨结构的组成体系、各构件的刚度、质量分布以及支撑条件等因素，因此对钢管混凝土拱桥进行参数分析，能够更好地了解不同参数对此类桥型动力性能的影响，从而可以合理地指导该类桥型结构的设计，对该类铁路桥梁的提速加固等都有指导意义。基于此，本文主要对钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性进行分析探讨。关键词：钢管混凝土；拱连续梁桥的动力特性分析 1、前言 在实际的工程条件下，桥梁的动力性能主要是取决于桥跨结构的组成体系以及各个构件的实际刚度，除此之外，桥梁本身的质量分布以及支撑条件也会对其产生一定的影响，正是因为这样，我们才需要切实的对钢管混凝土拱桥进行必要的参数分析，以此来最大程度的认识和了解各种参数对于不同桥型动力性能的实际影响，以此来较好的指导该类型桥梁结构的设计。 2、工程概况 本文以某钢管混凝土拱连续梁桥为例进行了分析，该桥主跨跨度180m，边跨梁长90m。拱肋中心距采用11.9m。拱的计算跨径L=180m，设计矢高f=36.0m，矢跨比f/L=1/5，拱轴线为抛物线。主跨拱肋采用等高度哑铃形截面，拱肋高3.10m，弦管外径Φ1.10m。两拱肋间共设9道横撑，横撑采用Φ500×14mm和Φ250×10mm空钢管。主梁采用单箱双室截面，中支点梁高10.0m，主跨跨中及边支点梁高4.5m。全桥共设18组双吊杆，吊杆间距9.0m，吊杆采用PES（FD）7－61型低应力拉索（平形钢丝束），其fpk=1670MPa，Ep=2.0×105MPa。 3、有限元模型及荷载简介 桥梁的自振特性是由其结构的组成体系、刚度、质量分布以及约束条件等一系列的因素所共同决定的，正是因为这样，我们在进行其结构计算模型的构建和模拟时就需要切实的注意其刚度、质量以及边界条件的模拟，实际上，也正是这样三种因素的共同作用直接性的决定了结构的特性，下文中将结合具体的内容来对这样三种因素模拟的要点展开说明和分析。结构的刚度模拟主要就是模拟其杆件的轴向刚度、弯曲刚度、剪切刚度以及扭转刚度，有的时候甚至还需要模拟其翘曲刚度或者是杆件之间的连接刚度；而结构的质量模拟则更多强调的是杆件平动质量以及转动质量的模拟；边界模拟则是强调其与支撑条件之间的相符程度以及协调性。钢管混凝土拱桥本身的结构形式较为复杂，因此在本文中就将建立起一种有限元桥梁模式，通过对拱肋、主箱梁、桥墩以及横撑等采用空间梁单元建模。通过动力学势能的驻值原理来建立起桥梁刚度、质量以及阻尼的矩阵从而得到我们所需要的动力平衡方程。 4、动力特性分析 在对桥梁结构的刚度以及质量进行分析时，自振频率实际上是一个非常重要的指标，这主要是因为自振频率是桥梁结构进行动力分析的必要基础之一。主振型主要决定的是结构动力相应状态发生的状况，在实际进行模拟操作的时候，可以根据已经建立起来的计算机模型并利用子空间迭代法来对桥梁前阶段中的自振频率以及振型进行分析，并在此过程中进行振型特征的说明和分析。一般来说，桥跨结构面外的横向振动影响要远远大于面内竖向振动影响，这也正是钢管混凝土拱桥结构的共性所在。 5、桥梁动力特性影响因素分析 5.1横撑布置对桥梁动力特性的影响分析 不改变横撑的材料特性和截面尺寸，现考虑以下几种模型： 方案1：去掉所有横撑，成敞口拱； 方案2：仅去掉两拱脚处两根横撑，保留中间5根横撑； 方案3：仅保留拱脚处两根横撑与拱顶处横撑，去掉中间4根横撑；方案4：全桥设置9道横撑（原方案）。
钢筋混凝土第七章受压构件
第6章 受压构件（共203分） 一 填空题（每空1分，共19分） 1.与普通配箍柱相比,螺旋钢箍柱配置箍筋的目的还有 。 2.偏压构件,其破坏形态主要可以归纳为 和 ,分别对应于两种不同偏心距的受压破坏。 3.对单向偏压构件,应验算垂直于弯矩作用平面的承载力,当为矩形截面时,验算的方法是 。 4.偏心受压构件截面A S 或A S ’的改变将改变截面的破坏形态:当A S 由小到大变化时,将 由 破坏转为 破坏,当A S ’由小到大变化时,将有可能由 破坏转变为 破坏。 5.偏心受压构件斜截面抗剪能力随轴力的增加而 ,但要控制 。 6．规范规定：附加偏心矩取 。 7．对于轴心受压构件，全部纵筋配筋率不小于 ，不大于 。 8．对称配筋大偏压构件的判别条件为 。 9．轴心受压构件达到承载能力极限状态时,砼应力____________(等于,大于,小于)峰值应力, 砼应变____________(等于,大于,小于)极限应变。 10.对于小偏心受压构件，小偏心受压时，u N 随u M 的增大而 ；大偏心受压时，u N 随u M 的增大而 ， u M 最大。 二 选择题（每空2分，共90分）： 1. 偏心受压柱所采用的钢筋和混凝土的等级（ ） (A)均应高些 (B)钢筋等级宜高些, 混凝土宜低 (C)钢筋等级宜低，混凝土宜高 (D)均应低些 2. 矩形截面柱的尺寸不宜小于（ ） (A)250*250mm (B)250*300mm (C)300*300mm (D)200*200mm 3. 柱的长细比h l /0中,0l 为（ ） (A)柱的总长度 (B)楼层中一层柱高 (C)柱的净高 (D)柱的计算高度，视两端约束情况而定 4. 偏心受压柱发生材料破坏时,大小偏压界限截面（ ）
钢管混凝土柱
摘要：介绍了钢管混凝土结构的特点、研究现状及其工程应用，探讨了钢管混凝土结构研究方向。 关键词：钢管混凝土 近20年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。 钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。 1．钢管混凝土结构的特点 众所周知，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面： 1.1 承载力高、延性好，抗震性能优越 钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
钢管柱混凝土施工方案
钢管柱混凝土施工方案 一、工程概况 本工程钢管混凝土柱有D600、700、800、900、1000mm五种截面，共计474根。钢管柱埋件位于桩顶标高处，固定难度大。钢管柱安装受预应力筋安装等交叉作业的影响较大。单节钢管柱约8t，塔吊选型和布置需同时考虑混凝土结构和钢管柱吊装施工；钢管混凝土柱自密实混凝土施工方案的选择和质量保障直接影响结构使用安全。 二、钢管混凝土施工方法选择 本工程钢管柱管径均大于350mm以下，分节吊装和分段浇筑，每节长度大于4m以上，根据本工程的平面布置和施工现场条件的限制，为了不影响主体结构和钢结构施工，部分钢管柱汽车泵无法辐射到部分，只能利于夜间塔吊空闲时间，采用塔吊将混凝土送入钢管柱内；另本工程设计有变截面钢管柱、钢管斜柱、V形钢管柱，且节点处有水平加劲肋，给施工带了一定的难度，须混凝土自钢管柱上口灌入，一次浇灌高度不大于2m，采用人工和振捣器械对混凝土实施振捣，已达到密室效果，所以选用高抛自密实法+人工浇捣的方法浇筑本工程钢管柱内的混凝土。 三、钢管柱自密实混凝土施工 1 钢管混凝土柱竖向分节及施工机械选择 本工程钢管混凝土泵送高度为-12.03m~35.432m，根据工程设计特点和施工部署，采取分节进行浇筑，其分节见表3.1-1。 2 混凝土配合比设计与配制 本工程钢管柱混凝土设计强度等级为C40，根据本工程特点和选用泵送顶升浇筑法施工，须采用自密实微膨胀混凝土。依据中国土木工程学会标准《自密实混凝土设计与施工指南》CCES 02-2004，对自密实混凝土的组成材料要求，工作性能评价指标及试验方法，配合比设计与配制，按如下要求配制：1）自密实混凝土的组成材料要求 (1)水泥：采用42.5普通硅酸盐水泥，其质量符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的要求。
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构 1、前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 2、钢管混凝土结构的特点 ，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。 钢管混凝土柱在荷载作用下的应力状态和应力路径是十分复杂的，仅以常用的一种加载方式为例，对其受力、变形特点进行简单剖析。据有关大量实验表明，如图l的一根钢管混凝土短试件在轴向力N作用下钢管和核心混凝土随着纵向压
力的增加两者均产生较大的纵向应力和纵向应变，同时将产生横向变形。横向应变与纵向应变的关系为S S IS 3εμε=，C C C 31εμε=（式中的13,εε分别为纵向、环向应变，μ为材料的泊松比，下标s ，c 分别代表钢管和核心混凝土)。在轴向力N 作用下钢管和核心砼的变形是协调的，即C S 33εε=。钢材的泊松S μ在弹性阶段为一常数(O.283)，进入塑性阶段(应力达屈服点y f 时)增大至0.5而保持不变。而混凝土的横向变形系数C μ则为变数，可以从低应力时的0．17增加到0．5至1．0甚至大于1.0。由上式可见，钢管混凝土在轴心压力N 作用下，开始时C S μμ>， 钢管 1σ 混凝土2 1 N 图1 试件轴压时的内力状态 故C S 11εε>,但C μ在很快赶上S μ,则S μ=C μ,而C S 11εε=,随后C μ>S μ，S C 11εε>。这说明钢管混凝土在压力N 作用下混凝土向外的横向变形大于钢管向外的横向变形。钢管约束了砼，在钢管与混凝土之间产生了相互作用力P ，称为紧箍力。从而使钢管纵向和径向受压而环向受拉，混凝土则处于三向受压状态。这样一来就大大提高了混凝土的抗压强度，同时塑性性能得到了很大的改善。在工作性质
自密实高性能混凝土在钢管混凝土拱桥中的应用研究
自密实高性能混凝土在钢管混凝土拱桥中的应用研究 1 自密实混凝土在国内外的研究情况 自密实高性能混凝土是日本东京大学教授冈村甫率先提出的，80年代后半期冈村甫教授首次开发了"不振捣的高耐久性混凝土"。日本在90年代有采用免振捣自密实混凝土的工程实例。1996年冈村甫教授在美国泰克萨斯大学讲学，介绍了自密实混凝土的概念、性能和工程实例。美国也有自密实混凝土的实例。美国对钢筋混凝土结构，仍强调需要适当振捣以确保钢筋混凝土结构的力学性能。 在我国，90年代清华大学开始进行自密实混凝土的研究，近年来国内不少单位对自密实混凝土开展了较多的研究并取得了可喜的成果，如福州大学对自密实混凝土的配制、自密实钢筋混凝土配筋结构的力学性能、自密实混凝土在钢筋混凝土结构工程中的应用等进行了系列研究。但至今尚缺少钢管自密实混凝土结构的力学性能及实际工程的应用研究，因此开展相关的研究工作很有必要。 2 研究的意义 在世界范围内，随着混凝土工程不断向大规模化、复杂化、高层化方面发展，钢筋混凝土体内配筋越来越复杂，施工难度很大，与此同时城市噪音也越来越成为重要的问题，因此高流态混凝土的研究受到人们广泛重视。自密实混凝土是在较低水灰比条件下，通过使用复合高效减水剂等外加剂和矿物细掺料配制的比一般流态混凝土的流动性更好，具备更良好的抗分离性、填充性、优良的穿越稠密钢筋间隙性能的新型材料。该混凝土拌合物在较低的水胶比下不经振捣仅靠自重就能填充到复杂模型的各个角落，使其具有均匀自密实成型性能。自密实混凝土为改善和解决过密配筋、薄壁、复杂形体等振捣困难的工程施工条件带来了极大的方便，因此非常适合用于无法振捣的钢管混凝土拱桥中。 钢管混凝土结构以其承载力高、塑性和抗震性能好、经济效果显著和施工简便等优点,自六七十年代开始就受到工程界的重视,特别是近年来,钢管混凝土结构正被大规模地应用于公路桥梁中。 钢管混凝土的管内混凝土强度等级要求在C30级以上,且高强度等级混凝土的应用越来越多。为便于浇筑,要求混凝土坍落度大,和易性好,且不泌水不离析;同时为充分发挥钢管套箍作用,要求混凝土的收缩率小,填充饱满。而自密实高性能混凝土是在较低的水胶比下不经振捣仅靠自重就能填充到复杂模型的各个角落，具有均匀自密实成型的性能，又保证混凝土硬化后具有优良的力学性能和优异的耐久性能。自密实高性能混凝上应用在钢管混凝土结构中，对方便钢管混凝土的施工，确保工程质量、降低工程成本都将具有主要的作用，并将取得显著的经济、技术效益
钢管混凝土性能优化
钢管混凝土性能简介 摘要：介绍了钢管混凝土结构的特点、性能、研究现状及其工程应用，探讨了钢管混凝土结构研究方向。 关键词：钢管混凝土技术性能指标结构的特点研究方向 前言 钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中的应用发展很快。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广泛。 1 钢管混凝土技术性能指标
1．1力学性能 钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。 1．2工作性能 钢管混凝土结构施工时，钢管可以做为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响；由于钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇注和捣实；钢管混凝土结构施工时，不需要模板，既节省了支模、拆模的材料和人工费用，也节省了时间。 1．3钢管混凝土柱的零件较少，焊缝少，构造简单，柱脚常采用在混凝土基础上预留杯口的插入式柱脚。 1．4混凝土的和易性、可泵性良好，配合比满足钢管混凝土施工规范的要求。 2 钢管混凝土的强度及工作性能优化设计 施工采取从两端拱脚一次顶升到拱顶的泵送施工工艺，要求研制的混凝土不仅具有较高强度，而且还要有良好的工作性能，特别是泵送性能。因此从原材料的选择、配合比设计等方面对混凝土的工作性能和强度性能进行研究。 2．1 技术路线 结合工作性能指标，采取如下技术路线： 2．1．1掺配高效减水剂 配制高强混凝土，水灰比是控制混凝土强度的重要参数。相同情况下水灰比越低则强度越高，但随之而来的水灰比越低施工越困难。为了达到降低水灰比又满足施工和易性的目的，掺配高效减水剂是一个简便可行的办法，高效减水剂掺量大小与强度增长率有关，掺量越大，减水效果越好。但由于减水剂都是表面活性剂，由表面活性剂的共性可知，当掺量超过某一极限值时，强度增长率会由于减水剂过量而降低，而且高效减水剂用量过大还容易造成混凝
钢管混凝土结构技术规范
.. . word. GB50936-2014钢管混凝土结构技术规 应知条文 必会条文 4.1.8 钢管混凝土柱的钢管在浇筑混凝土前，其轴心应力不宜大于钢管抗压强度设计值的60％，并应满足稳定性要求。 4.1.11 直径大于2m 的圆形钢管混凝土构件及边长大于1.5m 的矩形钢管混凝土构件，应采取有效措施减小钢管混凝土收缩对构件受力性能的影响。 5.4.1 对轴压构件和偏心率不大于0.3的偏心钢管混凝土实心受压构件，当由永久荷载引起的轴心压力占全部轴心压力的50％及以上时，由于混凝土变的影响，钢管混凝土柱的轴心受压稳定承载力设计值 Nu 应乘以折减系数0.9。 7.2.1 等直径钢管对接时宜设置环形隔板和衬钢管段，衬钢管段也可兼作为抗剪连接件，并应符合下列规定： 1 上下钢管之间应采用全熔透坡口焊缝，坡口可取35°，直焊缝钢管对接处应错开钢管焊缝； 2 衬钢管仅作为衬管使用时（图7.2.1a ），衬管管壁厚度宜为4mm ～6mm ，衬管高度宜为50mm ，其外径宜比钢管径小2mm ； 图7.2.1 等直径钢管对接构造 1-环形隔板；2-衬钢管 3 衬钢管兼作为抗剪连接件时（图7.2.1b ），衬管管壁厚度不宜小于16mm ，衬管高度宜为100mm ，其外径宜比钢管径小2mm 。 7.2.2 不同直径钢管对接时，宜采用一段变径钢管连接。变径钢管的上下两端均宜设置环形隔板，变径钢管的壁厚不应小于所连接的钢管壁厚，变径段的斜度不宜大于1:6，变径3.1.4 抗震设计时，钢管混凝土结构的钢材应符合下列规定： 1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％； 3 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 9.4.1 钢管混凝土结构中，混凝土禁使用含氯化物类的外加剂。
钢管混凝土的应用与发展
钢管混凝土的应用与发展 一、概述 随着我国经济水平的不断提高和城市建设的飞速发展，高层建筑如雨后春笋般不断涌现，超高层建筑也不乏其间。传统的钢筋混凝土结构由于受轴压比及抗震性能等不利条件的限制，难以在大荷载、大跨度等条件下实现高层建筑的功能多样化，更达不到建筑产业发展方向所要求的节地、节能等重要指标，已经不适应高层建筑发展的需要。近年来，国内较多地采用了钢管混凝土结构（Concrete Filled Steel Tubular Structure）作为高层建筑的一种主要结构形式。 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件,按截面形式不同,可分为圆钢管混凝土,方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等,其中矩形钢管混凝土和圆钢管混凝土应用较广。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,即钢管对核心混凝土的约束作用,使混凝土处于三向受压状态,混凝土的强度得以提高,塑性和韧性得到改善,同时克服了钢管容易发生局部屈曲的缺点。此外,在钢管混凝土的施工过程中,钢管还可以作为浇筑核心混凝土的 模板,与钢筋混凝土相比,可节省模板费用,加快施工速度。总之,通过钢管和混凝土组合成为钢管混凝土,不仅可以弥补两种材料各自的缺点,而且能够充分发挥二者的优点。近年来,随着理论研究的深入和新施工工艺的产生,工程应用日益广泛。 二、钢管混凝土结构的特点 （1）承载力高
钢管混凝土构件受压时,由于产生紧箍效应,核心混凝土三向受压,强度大大提高,钢管延缓和避免了过早发生局部屈曲。两种材料互相弥补了彼此的缺点,充分发挥了彼此的长处,从而使钢管混凝土具 有较高的承载力,一般都高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之和。 （2）塑性和韧性好 混凝土的脆性较大,但核心混凝土在钢管的约束下,不但在使用 阶段改善了其弹性性质,而且在破坏时具有很大的塑性变形。由于钢管混凝土具有良好的塑性和韧性,因而抗震性能好。 （3）施工方便 与钢筋混凝土相比,采用钢管混凝土构件不用绑扎钢筋、支模、拆模等工序,施工简便。与预制钢筋混凝土相比,钢管混凝土不需要构件预制现场。与钢结构相比,钢管混凝土构造简单,焊缝少,易于制作。与普通钢构件相比,钢管混凝土的柱脚零件少,焊缝短,可以直接插入混凝土基础的预留杯口中,使柱脚的构造更简单。 （4）耐火性能好 由于钢管内填有混凝土,能吸收大量的热能,因此遭受火灾时管 柱截面温度场的分布很不均匀,增加了柱子的耐火时间,减慢钢柱的 升温时间,并且一旦钢柱屈服,混凝土可以承受大部分的轴向荷载,防止结构倒塌。 （5）经济效益好 钢管混凝土可以很好地发挥钢材和混凝土两种材料的特性和潜
钢管混凝土结构抗震性能
南昌大学研究生2015～2016学年第二学期期末 读书报告 课程名称：混凝结构理论与应用专业：建筑与土木工程 学生姓名：李海学号：4160146150 学院：建筑工程学院得分： 任课教师：熊进刚时间：2016年6月
钢管混凝土结构抗震性能研究 摘要: 介绍了钢管混凝土组合结构的特点，综述了国内外钢管混凝土结构的抗震性能的研究现状; 分析了其存在的问题和实用价值，展望了钢管混凝土结构发展趋势和应用前景; 指出了进一步研究的方向。 关键词: 组合结构; 钢管混凝土结构; 抗震性能; 工程应用 Abstract:This paper presents the characteristics of steel concrete composite structures, review the status of research on seismic behavior of domestic and foreign steel concrete structure; analyzes the problems and practical value, the prospect of the development trend of steel and concrete structures prospects; points out further research direction. Keywords:composite structure; steel concrete structure; seismic performance; engineering applications 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土、螺旋配筋混凝土和钢管结构的基础上演变和发展起来的，利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，保证其材料性能的充分发挥。钢管混凝土组合结构的优势主要表现在: 承载力高、塑性和韧性好、经济效果好、施工方便、耐火性能较好。 钢管混凝土结构早在19 世纪80 年代就出现了，到目前为止，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已经有百年历史。由于钢管混凝土具有优越的力学性能和良好的经济效益，一开始便受到世界各国土木工程界的重视，并争先恐后开发利用。1879年，英国最早将钢管混凝土杆件用于Severn 铁路桥的桥墩，在钢管内填混凝土以承受轴向压力，并防止钢管内部锈蚀。1897 年，美国人JOHN LALLY 提出在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱，并获得专利【1】。我国从1959 年开始研究钢管混凝土的基本性能和应用，1963 年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。改革开放后，随着国家经济的迅猛发展，钢管混凝土结构技术在我国的高层建筑、地铁车站和大跨度桥梁等工程中得到了广泛应用，有力地推动了上述领域营造技术的发展，取得了令人瞩目的成就【2】。2008 年汶川地震中，钢管混凝土建筑显示了优越的抗震性能，钢管混凝土的研究成为热门课题之一。 1 钢管混凝土的特点 混凝土的抗压强度高，但抗弯能力差，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中( 如厂房和高层) 。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面: 1)承载力高、延性好，抗震性能优越。钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度; 钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
《钢管混凝土结构技术规范》
《钢管混凝土结构技术规范》 （DBJ13－51－2003） Ⅰ、单选题 1、钢管混凝土所用钢管的壁厚不宜小于（ D ）。 （A）2.5mm；（B）3.0mm；（C）3.5mm；（D）4.0mm。 2、对于矩形截面钢管混凝土构件，其钢管截面长边边长与短边边长之比不宜大于（ C ）。 （A）1.5；（B）1.8；（C）2.0；（D）2.5。 3、钢管混凝土结构中，预制构件应按制作、运输及安装的荷载设计值进行施工阶段的验算，预制构件自身 吊装的验算，应将构件自重乘以动力系数（ B ）。 （A）1.25；（B）1.5；（C）1.75；（D）2.0。 4、钢管混凝土钢管焊缝必须采用对接焊缝并符合（ B ）质量检验标准。 （A）一级；（B）二级；（C）三级；（D）不作要求。 5、钢管混凝土可采用普通混凝土和高强度性能混凝土，水灰比应控制在（ C ）及以下。 （A）0.35；（B）0.4；（C）0.45；（D）0.5。 6、钢管混凝土结构所采用混凝土的强度等级不宜低于（ A ）。 （A）C30；（B）C35；（C）C40；（D）C45。 7、柱与基础采用钢板或钢靴锚固式柱脚，埋入土中部分的柱肢，应以混凝土包覆，厚度不小于（ C ），高 出地面不小于200mm。 （A）30mm；（B）40mm；（C）50mm；（D）60mm。 8、为保证火灾发生时核心混凝土中水蒸气的排放，每个楼层的柱均应设置直径为（ B ）的排气孔。 （A）15mm；（B）20mm；（C）25mm；（D）30mm。 9、当采用预制钢管混凝土构件时，应待管内混凝土强度达到设计值的（ A ）以后，方可进行吊装。 （A）50％；（B）60％；（C）70％；（D）75％。 10、钢管混凝土高位抛落免振捣法，是利用混凝土下落时产生的动能达到振实混凝土的目的，适用于管截 面最小边长或管径大于350mm，高度不小于（ C ）的情况。 （A）3m；（B）3.5m；（C）4m；（D）4.5m。 11、钢管混凝土采用手工逐段浇捣法时，一次浇灌的高度不应大于振捣器的有效工作范围和（ C ）柱长。 （A）1－2m；（B）1.5－2.5m； （C）2－3m；（D）2.5－3.5m。 12、每次浇灌混凝土前（包括施工缝），应先浇灌一层厚度为（ A ）的与混凝土等级相同的水泥砂浆，以 免自由下落的混凝土骨料产生弹跳现象。 （A）100－200mm；（B）150－250mm； （C）200－300mm；（D）250－350mm。 Ⅱ、多选题 1、钢管混凝土结构节点和连接的设计，应满足（ABC ）的要求。 （A）强度；（B）刚度；（C）稳定性；（D）抗风。 2、采用先安装空钢管结构后浇灌管内混凝土的方法施工钢管混凝土结构时，应按施工阶段的荷载验算空钢 管结构的（ AC ）。 （A）强度；（B）变形；（C）稳定性；（D）抗风性能。 3、为保证火灾发生时核心混凝土中水蒸气的排放，每个楼层的柱均应设置排气孔，其位置宜位于柱与楼板 相交位置（ AC ）处，并沿柱身反对称布设。 （A）上方100mm；（B）上方150mm； （C）下方100mm；（D）下方150mm。
钢管混凝土结构抗震性能的比较研究
第35卷 第1期2009年2月四川建筑科学研究Sichuan Building Science 收稿日期:2007209220 作者简介:胡 潇(1977-),女,四川成都人,讲师,在读博士,主要从事既有结构加固研究。 E -ma il:leafun@https://www.wendangku.net/doc/c818388833.html, 钢管混凝土结构抗震性能的比较研究 胡 潇 1,2 ,钱永久1,段敬民 1 (1.西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;2.成都理工大学基础力学教研室,四川成都 610059) 摘 要:分别对钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱的高层框架—剪力墙结构进行了抗震性能对比计算,从理论上分析比较了两种结构的动力特性、小震作用下各自的地震反应,综合评定了钢管混凝土结构的抗震性能,为该结构的设计提供了参考数据。关键词:钢管混凝土;框架剪力墙结构;动力特性 中图分类号:T U352111 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2009)01-179-05 Co mparati ve study on the earthquake behavi or of concrete filled steel tubul ar structures HU Xiao 1,2 ,Q I A N Yongjiu 1,DUAN J ing m in 1 (1.College of Civil Engeneering,S outh west J iaot ong University,Chengdu 610031,China;2.Sraff Room of Basic Mechanics,Chengdu University of Technol ogy,Chengdu 610059,China ) Abstract:I n this paper,seis m ic behavi or of the fra me 2shear wall structure,which are res pectively composed of the concrete filled steel tubular (CFST )and of reinf orced concrete colu mn,have been studied .ANSYS p r ogra m is used for calculating the seis m ic res ponses of the structures .Dyna m ic behavi ors and earthquake res ponses of the CFST and reinf orced concrete structures are analyzed .Comparing the calculati on results,the earthquake resistant behavi or of the CFST structure has been app raised synthetically,which may be referenced for structure design . Key words:concrete filled steeled tube;fra me 2shear wall structure;dyna m ic p r operty 0 引 言 与普通混凝土相比较,钢管混凝土具有优越的抗震性能。因为,钢管既是纵向钢筋,又是横向箍筋,配筋率至少都在416%以上,远超过抗震设计规范对钢筋混凝土柱所要求的最小配筋率限值;至于轴压比问题,由于钢管混凝土的抗压强度和变形能力特佳,即使在高轴压条件下,仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”,不存在受压先破坏的问题。基于以上两个原因,钢管混凝土的抗震性能比钢筋混凝土柱强。 本文通过有限元软件ANSYS,对钢管混凝土结构和钢筋混凝土结构进行了比较研究,综合评定了钢管混凝土结构的抗震性能,为该结构的设计提供了参考数据。 1 结构有限元模型 1.1 工程实例 设防烈度为8度,Ⅱ类场地,14层框架—剪力墙结构,总高为6718m ,平、立面如图1,2所示。本工程主体结构采用现浇混凝土,1～5层柱与剪力墙 的混凝土强度等级为C35,其余均为C30(包括所有的梁)。混凝土C35的弹性模量为31500MPa;混凝土C30的弹性模量为30000MPa;混凝土的泊松比系数是012。钢材采用Ⅰ,Ⅱ级钢筋 。 图1 结构平面 F i g .1 I chnography of the structure 1.2 几何模型的建立及参数选取 钢筋混凝土框架—剪力墙结构模型主要参数见表1。 9 71