鋼管混凝土與土木工程

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1鋼管混凝土的發(fā)展

在中國其實(shí)20世紀(jì)60年代就開始有了鋼管混凝土，而且那時(shí)也開始應(yīng)用于土木中，在1963年，北京地鐵車站的建設(shè)中的柱就是采用的鋼管混凝土。在1972年，本鋼軋鋼車間的剛架柱、首鋼二號(hào)爐的構(gòu)架柱的設(shè)計(jì)者使用的就是鋼管混凝土柱。進(jìn)入80年代，高層的迅速發(fā)展也離不開鋼管混凝土的發(fā)展，最著名的是深圳的88層地王大廈以及深圳的68層賽格廣場(chǎng)和廈門的28層金源大廈。拱橋?qū)τ谥袊藖碚f并不陌生，可以說是拱橋的家鄉(xiāng)。蘇聯(lián)是第一個(gè)使用鋼管混凝土建造橋梁的國家，但是之后的發(fā)展是由中國帶動(dòng)的，也就是說中國才是促進(jìn)它發(fā)展的國家。第一座鋼管混凝土拱橋在1990年的四川旺蒼落成建成。該拱橋的具體結(jié)構(gòu)為:拱的跨度為115m，采用鋼架系桿為下承體系以及啞鈴型拱肋斷面，這座大橋可以說是我國橋梁史上的一座里程碑，對(duì)公路拱橋的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。目前為止，各種關(guān)于鋼管混凝土的拱橋在我國已達(dá)100多座，而且拱橋的跨度也在不斷的增大，廣州的丫髻沙大橋主跨跨徑達(dá)360m，而現(xiàn)在正在設(shè)計(jì)和建造的巫峽長江大橋跨度將會(huì)使鋼管混凝土的跨徑大幅度的提高，具體數(shù)值為460m。

2鋼管混凝土的特點(diǎn)

混凝土的抗壓強(qiáng)度很高，但是有一個(gè)缺點(diǎn)就是抗彎性能卻很弱，而鋼材正好填補(bǔ)了這個(gè)缺陷，也就是鋼管混凝土之所以被用在土建和橋梁中，而且現(xiàn)在的發(fā)展非常的迅速，主要是基于他的一些特性，具體如下:

1)承載力比較高，抗彎性能增加以及抗震性能良好。在鋼管混凝土中，混凝土和鋼管互相結(jié)合形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，在鋼管內(nèi)部的混凝土?xí)捎阡摴艿募s束作用，而承受三向受壓，從而提高混凝土的承載能力，而且混凝土是一種脆性的材料，特別高強(qiáng)的混凝土，鋼管的存在則會(huì)增加它的塑性，提高了抗彎能力，不僅體現(xiàn)在正常的使用中，而且在混凝土破壞的時(shí)候不至于沒有預(yù)發(fā)性，可以使原本是脆性破壞的混凝土?xí)捎阡摴芏a(chǎn)生塑性變形，同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2)耐腐蝕性能增加。一般鋼材的耐腐蝕性能差，這也是為什么混凝土的發(fā)展先于鋼材的發(fā)展，學(xué)者們通過對(duì)鋼管混凝土的研究，認(rèn)為鋼材的耐腐蝕性能的改善可以通過加入混凝土來解決，鋼管中的混凝土使得鋼管的暴露面積減少，與空氣可以隔絕，降低了外界氣體對(duì)鋼管的腐蝕，提高了鋼管混凝土的耐腐蝕性能。

3)耐火性能好。鋼管混凝土內(nèi)既有鋼管又有混凝土，其中的混凝土可以吸收大量的熱量，可以減少熱量的傳遞，特別適用于高層建筑中，可以有效的減少火災(zāi)的發(fā)生，而且還可以增加結(jié)構(gòu)的承載力。

4)施工方便。在混凝土的制作中，一般需要模具來維持初期試塊的形成，而鋼管混凝土由于自身存在的鋼管有一定的剛度和強(qiáng)度，可以替代制作過程中的模板，不需要支模和拆模。現(xiàn)在的混凝土需要配筋，然而在鋼管混凝土中鋼管的作用跟鋼筋的作用一樣，因此不需要額外的鋼筋，節(jié)省了時(shí)間和人力，使得在現(xiàn)場(chǎng)的施工尤為簡單，用在拱橋中更是方便，因此不需要架設(shè)體系，鋼管本身可以承受，便于現(xiàn)場(chǎng)的施工。

5)經(jīng)濟(jì)效益高。這種效益的提高，體現(xiàn)在了鋼管混凝土的使用，既發(fā)揮了混凝土的作用，又發(fā)揮了鋼管的作用，并且是兩種材料的疊加，都秉承了各自的優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)不足的地方還可以進(jìn)行填補(bǔ)，使得材料的各種性能可以充分的發(fā)揮。工程實(shí)踐表明:跟鋼筋混凝土承壓構(gòu)件相比，鋼管混凝土承壓構(gòu)件可以減輕自重50%左右，這樣就可以節(jié)省混凝土的使用量，大約可以節(jié)省50%，但是鋼管混凝土承壓構(gòu)件的用鋼量略微高一些;鋼管混凝土構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)相比，同樣可以節(jié)省鋼材的使用量。鋼管混凝土構(gòu)件的以上特點(diǎn)深得人們?cè)谌粘Ｍ两ㄖ械钠珢郏瑯邮沟米约河辛藦V闊的發(fā)展空間，而且隨著建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，鋼管混凝土的發(fā)展會(huì)有更加廣闊的空間和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3對(duì)鋼管混凝土的展望

雖然鋼管混凝土一直在發(fā)展，但是還是屬一種新型的建筑材料和橋梁材料，缺少必要的理論分析，還需要投入大量的人力和物力對(duì)其進(jìn)行深層次的研究和分析，得出精確的理論數(shù)據(jù)，進(jìn)而有相關(guān)的計(jì)算公式。近年來，很多國家在大力支持鋼管混凝土的發(fā)展使其成為建筑行業(yè)的主要材料，減輕混凝土和鋼材的使用，而且現(xiàn)在靜力方面性能研究方面發(fā)展比較快，但是實(shí)際工程應(yīng)用當(dāng)中卻還是很少，應(yīng)該加強(qiáng)這方面的應(yīng)用。

作者：葉靜麗單位：山西省第三建筑工程公司第二分公司