钢管混凝土拉弯力学性能研究综述

2020-02-15乐生煊阮云凯

江西建材 2020年6期

乐生煊，阮云凯

福建农林大学交通与土木工程学院，福建福州 350108

1 引言

随着生产力水平的提高，钢管混凝土组合结构受到广泛应用，在工程实践中常常可以看到钢管混凝土构件受到拉弯作用，如产房建筑中双肢柱的拉肢在吊车荷载作用下即承受偏拉荷载作用，从而产生拉弯现象。可是海内外对钢管混凝土拉弯力学性能的研究还是比较少，所以本文阐述了当前钢管混凝土结构拉弯力学性能研究状况及研究方向。

2 钢管混凝土构件概述

2.1 钢管混凝土构件的定义及分类

通常把混凝土填入到钢管中而构成的组合构件称之为钢管混凝土［1］，钢管和中心混凝土一起承担外力作用的新兴构件，其结构主要受力方式是轴心受压与偏心受压，被普遍运用于框架结构当中。

钢管混凝土构件在工程实践中最普遍的分类方式是按横截面形状进行分类，以圆形、矩（方）形、多边形这三种为主［2］。

2.2 钢管混凝土结构的优势

由上述的定义可知钢管混凝土是将钢管与混凝土相互结合起来的结构，所以二者的结合不仅能够互补了二者的弱项，而且还能够施展彼此强项，这促使钢管混凝土与其他结构相比拥有较多的优势：

（1）承载性能较强

（2）防火抗震性能较好

（3）经济耐久性高

（4）施工和制作简便

3 钢管混凝土拉弯性能研究现状

尧国皇（2006）［3］和韩林海（2007）［4］分析了钢管混凝土轴向拉力与拉弯时工作机理。分析表明：钢管混凝土受轴拉时候内部的混凝土能够分担一些纵向拉应力；同时因为内部混凝土的支撑效果让钢管的径向收缩得到放慢，让钢管的功能能够得到足够的施展。

Lin-Hai Han，Fei-Yu Liao 等人（2011）［5］通过充填混凝土在电流测试测得钢管混凝土试件的抗拉强度比空心钢管提高了大约11%。填充混凝土构件混凝土抗拉强度略高于成员充满了自填充混凝土，并建立了有限元模型。并且得出了计算钢管混凝土结构轴心抗拉强度的简化式子，并与实验所得的结论符合。

徐嫚等人（2013）［6］研究并分析了两个钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的试验，研究结果表明：节外点在实验经过中出现集体弯曲变形，没有显著的部分屈曲等毁坏情况，能够产生悬链线作用；由拉弯关系曲线可以看出来当拉力提高，他抗弯能力不停减小，但是在刚开始的时候减小不明显。

Wei Li 等人（2015）［7］为了研究钢管混凝土构件的偏心受拉力学性能，对钢管混凝土偏拉结构做相对应的试验，运用有限元模型来模拟试样的拉伸性能。得出以下结论：钢管混凝土受拉构件在钢管内有效工作时，离心钢管混凝土轴压拉伸构件的破坏模式是包含了伸长和整体弯曲。所有偏心加载的复合材料的试件产生较大变形现象，最终旋转超过0.1 弧度。

应铮（2016）［8］文中提到RPC 可以提高普通混凝土限制钢管径向收缩作用，并且还能够连续分担拉力来避免在钢管屈服前被拉断掉。因此针对目前钢管混凝土桁梁面临的管内钢管混凝土受拉性能差这一现象，从而提出了用内填RPC 来代替普通混凝土能够有效的改善结构的缺点。同年，方小丹［9］通过用七个高强的钢管混凝土剪力墙进行受拉性能实验，研究表明：通过增大主管面积、增加钢管高强混凝土用量及提高竖向分布钢筋配筋率，都能够增强钢管高强混凝土剪力墙受拉承载力。

路博（2019）［10］应用波纹钢管混凝土结构在纯弯下的受力特点进行试验研究。研究表明：因为有波纹的原因会明显改善钢管的局部稳定性，并且因为镀锌波纹钢管的防腐蚀性能较好，显著增加了钢混构件的耐久性，大大降低了所需要的维护费用，从而拥有良好的应用前景。