淺談鋼管混凝土的工作原理和優點

【摘 要】現代建筑工程對建筑材料和建筑結構的要求越來越高，因為現在的工程結構正在向大跨、高聳、重載的工程方向發展，但是傳統的鋼筋混凝土結構和鋼結構卻都受制于自身材料的局限性而在近年沒有突破性的進展。鋼管混凝土結構具有承載能力高、延展性好、自架設能力強和耐火性能好的優點，能夠滿足大跨、高聳、重載的要求并能經受惡劣環境條件的考驗，因而近年來在建筑、橋梁以及地下結構中應用廣泛，有著極為廣闊的發展前景。

【關鍵詞】鋼管混凝土；承載力；延性好

1. 鋼管混凝土工作的基本原理

1.1 鋼管可以對其核芯受壓混凝土施加側向約束，使鋼管內的核芯受壓混凝土始終都處于三向受壓應力狀態，從而可以最大程度的延緩內部混凝土縱向微裂縫的產生和發展。因此，鋼管混凝土結構的抗壓強度和抗壓縮變形的能力比普通鋼筋混凝土結構有了明顯的提高。

1.2 鋼管壁內的核芯混凝土可以對鋼管壁提供輔助支撐的作用。因而鋼管壁的幾何穩定性得以增強并改變其失穩模態，最終使得鋼管混凝土結構的承載能力大幅度提高更好地適應現代工程的要求。

綜上所述，組成鋼管混凝土結構的鋼管和混凝土是相輔相成、相互作用的，即：內部混凝土由于鋼管壁的橫向約束作用使其自身處于復雜應力狀態下，從而使混凝土的延展性（塑性和韌性性能）得到明顯改善并且混凝土的強度也得到了提高。同時，內部混凝土的輔助支撐作用使得鋼管壁可以延緩甚至避免其局部屈曲的發生，保證鋼管壁混凝土材料性能的充分發揮。除此之外，鋼管混凝土結構的自架設能力較強，在其施工過程中鋼管壁還可以作為澆筑其內部混凝土的模板。總之通過鋼管和混凝土組合而成為鋼管混凝土，不僅可以彌補兩種材料各自材料的缺點，而且能夠充分發揮二者的優點，這也正是鋼管混凝土組合結構的最大優勢所在。

2. 鋼管混凝土結構的優越性

2.1 承載能力高。如前所述，鋼管壁和內部混凝土兩種材料相互作用、相輔相成最終提高其承載能力。鋼管壁對其內部混凝土的橫向約束起到了套箍作用，體現在當混凝土進入塑性階段以后內部混凝土沿著徑向劇烈膨脹，而此時鋼管壁能有效的約束這種膨脹并能延遲縱向微裂縫的產生和發展，從而使混凝土處于三軸受壓狀態強度得以大大提高。混凝土可以輔助支撐鋼管壁，避免其過早的發生局部屈曲。兩種材料彌補了各自的缺點卻發揮了彼此的長處。

2.2 延展性能好。傳統的混凝土結構脆性較大，在動力荷載作用下容易呈現脆性破壞。但鋼管混凝土結構由于鋼管壁對其內部混凝土的約束作用改善了彈性性能并且在其破壞階段也具有較大的塑性變形。此外，鋼管混凝土結構的抗撞擊能力和振動性能都較好。尤其是圓形鋼管混凝土構件各方向等強度，使其在抵抗不確定方向的地震作用時具有較大的優越性。

2.3 施工方便、耐火性能好、性價比高。鋼管混凝土結構無需支模、拆模、綁筋等復雜費時的施工工序，且焊接工程量較小，因而能縮短工期，降低造價。此外，鋼管混凝土構件具有很好整體性。即便在經受火災后，已局部屈服的鋼管壁在常溫下力學性能會有所改善，強度也會有所提高。從而最大程度上避免了結構失效以至于倒塌的危險。

3. 結語

由于鋼管混凝土的合理受力性能，施工簡便，可加速工期并取得一定經濟效果，因此已廣泛用于各種建構筑物及橋梁工程。鋼管混凝土有結構有很多優點，但在許多方面也存在著出現蜂窩或孔洞等缺點，但它的優點遠遠多于缺點，確實是其它結構形式所不及的。隨著科技水平的不斷提高及新材料的出現，我相信鋼管混凝土的缺點會進一步改善，優點充分體現出來，成為一種完善的結構形式。

參考文獻

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