钢管混凝土结构(精选5篇)
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钢管混凝土结构范文第1篇
关键词：钢管 混凝土 现状 发展
近年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于跨度长、荷载重、高度大的建筑结构中。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，它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服的缺点。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．钢管混凝土结构的研究现状
20世纪60年代之前，钢管混凝土结构的研究对象主要是圆钢管混凝土结构。从60年代后半期以后，开始比较系统地研究矩形钢管混凝土结构。目前，圆钢管混凝土结构的研究已经取得了丰硕的成果，很多国家制定了相应的设计和施工规范或规程，如欧洲标准EC4（1996）、德国标准DIN18800（1997）、美国标准ACI319－89、SSLC（1979）和LRFD（1997）、日本标准AIJ（1980，1997）。在我国，钢管混凝土结构的研究主要集中在圆钢管中填充素混凝土的内填型圆钢管混凝土结构，最早开展研究工作的是原中国科学院哈尔滨土建研究所。1968年以后，中国建筑科学研究院、冶金部冶金建筑科学研究院等单位也先后对钢管混凝土基本构件的工作性能、设计方法、节点构造和施工技术等方面展开了系统的研究。进入80年代后，研究工作进一步深入，通过大量的试验研究和理论分析，对构件的承载力和变形性能及其影响因素进行了全面的研究，得到了实用的设计计算公式。与此同时，钢管混凝土结构的施工技术也在迅猛发展，涌现出很多新的施工工艺和施工方法，钢管混凝土结构的优势得到了更加充分的发挥。近十几年来，我国钢管混凝土结构的科学研究和工程应用都取得了令人瞩目的成就。目前已经先后有国家建材局、中国工程建设标准化委员会、国家经济贸易委员会和总后勤部颁布发行了有关钢管混凝土结构的设计规程。为钢管混凝土结构在我国的推广奠定了坚实的基础，使钢管混凝土结构广泛应用于各种大型建筑工程和交通运输工程中。
2．钢管混凝土结构发展方向
2.1 高强度材料的应用
采用高强混凝土可以减轻结构自重、降低工程造价。随着混凝土强度的提高，其延性下降，这阻碍了它在实际工程中的应用。将高强混凝土灌入钢管中形成高强钢管混凝土，由于受到钢管的约束作用，混凝土处于三向受压状态，其延性将大为提高，而其构件的承载力也得到了相应的提高。因此，高强钢管混凝土具有很大的发展潜力。
2.2 节点动力性能的研究
节点是结构设计中的关键部位，也是施工的难点。对于钢管混凝土节点，其合理与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价。钢管混凝土节点可以分为两种；钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点和钢管混凝土柱与钢梁的连接节点。目前，国内对于钢管混凝土节点静力性能的研究较多，而对于节点动力性能的研究报导还较少。
2.3 耐火性能的研究
我国还没有制定针对钢管混凝土结构的防火规定。对于已经建成的钢管混凝土结构，有的采用钢管混凝土结构外包混凝土，有的按照钢结构的要求涂防火材料，都没有统一规定和科学的依据。近年来，国内学者就钢管混凝土的耐火性能问题进行了研究，已经取得了可喜的成绩，但形成规范还需时日。
2.4 钢管混凝土结构体系抗震性能的研究
在对采用钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱的框架结构进行了抗震性能的对比试验研究后发现，钢管混凝土框架结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架结构。但目前对钢管混凝土结构抗震性能的研究，主要还是集中在基本构件方面，而对于钢管混凝土整体结构的抗震性能的研究还不多。应开展这方面充分的研究，以提供合理的抗震设计参数，便于工程应用。
3．结束语
与钢筋混凝土结构和钢结构相比,钢管混凝土结构是一种相对新的结构形式。但钢管混凝土能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展的需要,符合现代施工技术的工业化要求,因而正被越来越广泛地应用于各种结构工程中,并已取得良好的经济效益和建筑效果。随着理论研究的深入和完善,施工工艺的提高和高性能材料的应用,钢管混凝土结构应用范围将不断扩大,将是结构工程科学的一个重要发展方向。
参考文献：
钢管混凝土结构范文第2篇
关键字：钢管混凝土;应用;发展
【 abstract 】 : expounds on the characteristics of concrete filled steel tube structure, this paper introduces the structure of the concrete filled steel tube research and development present situation, the list of concrete filled steel tubular structure application in our country, and the development of concrete filled steel tube structure problems need to be solved the deep discussion.
Keyword: steel tube concrete; Application; development
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
钢管混凝土结构自60年代引入我国以来，迄今已有三十多年。它在我国的应用和发展历经了两个阶段：60年代至80年代中期为推广应用阶段，80年代后期至今为发展提高阶段。
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土后形成的构件，它是在型钢混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上发展起来的．钢管混凝土利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用使混凝土处于复杂应力状态下，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，从而保证材料性能的充分发挥．可见，二者相互贡献，协同互补，共同工作，提高了钢管混凝土构件的整体性，使其具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、施工方便、较好的耐火性能和良好的灾后可修复性以及经济指标先进等优点，因而得到了广泛的应用。
钢管混凝土结构的特点
钢管混凝土结构利用钢管和混凝土2种材料在受力过程中相互间的组合作用 充分发挥2种材料的优点与其他结构形式相比，有其很大的优越性。
1.承载力提高
一方面，钢管混凝土构件轴心受压时，混凝土的横向变形受到钢管的约束而处于三向受压状态，从而提高了核心混凝土抗压强度，大大改善了混凝土的力学性能，改善了混凝土的脆性的弱点。而填于钢管之内的混凝土，又增强了钢管管壁的稳定性，以致其不易屈曲另一方面，承载力高，可使构件截面减小，增加使用空间，且构件自重减轻，从而减小基础负担，降低基础造价。
2.变形能力好
钢管混凝土结构中，核心混凝土在钢管的约束下，既使其在使用阶段的变形能力改善了，同时在其破坏时产生很大的塑性变形。试验表明，钢管混凝土柱被破坏时可以压缩到原长的2/B钢管中的混凝土已经由脆性破坏转变为塑性破坏，使整个构件呈现出弹性工作塑性破坏的特征。
3.防火能力好
钢管混凝土柱在吸热后一些热量会传给混凝土，减慢钢管的升温速度，并且一旦钢管部分屈服混凝土可以继续承受轴向荷载，防止结构倒塌。而且钢管混凝土构件在急骤降温(如消防冲水)时又不像钢筋混凝土那样爆裂，说明其防火性能比钢结构和钢筋混凝土结构更加优越。
4.施工方便
a.钢管本身就是模板，在浇灌混凝土时，可省去模板的施工，并可适应先进的泵灌混凝土工艺。
b.钢管本身又兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，制作钢管远比制作钢筋骨架省工，而且便于浇灌混凝土。
c.钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起劲性钢骨架的作用，其焊接工作量远比一般型钢骨架少。
5.经济效果显著
实践表明，钢管混凝土与钢结构相比，在保持自重相近和承载力相同的条件下，可节省钢材50%并节省大量的焊接工作，与普通钢筋混凝土相比，在保持钢材用量相近和承载力相同的条件下，构件的横截面积可减少一半，从而使建筑空间得到加大。混凝土和水泥用量以及构件自重相应减少50%，另外，钢管混凝土本身的施工特点符合现代施工技术工业化的要求，可大量节约人工费用，降低工程造价钢管混凝土结构在高层建筑中都得到了广泛应用，随着高度超过100 m 的超高层建筑的大量兴建，在高强混凝土还不普及的20世纪80年代后期，人们开始应用钢管混凝土柱以解决“胖柱”问题的探索，广州好世界广场大厦(33层)，率先于1993年采用了C60级的钢管高强混凝土柱并获得成功。
我国自上个世纪90年代初开始将钢管混凝土应用于高层建筑，到目前为止，全部或部分采用钢管混凝土的高层和超高层建筑已有近100座。在采用钢管混凝土的超高层建筑中，规模最大的是1999年建成的深圳赛格广场大厦，地上72层，高291.6米，总建筑面积为16.67万平方米，是迄今为止全部采用钢管混凝土柱世界最高建筑。该建筑的框架柱结构及抗侧立体系内筒全部采用了钢管混凝土，该工程是完全由我国自行设计、制造和施工，为高层和超高层建筑采用钢管混凝土结构积累了宝贵的经验。
二．钢管混凝土结构在高层和超高层建筑中的应用
20世纪60—80年代钢管混凝土开始应用于工业与民用建筑．随着理论研究的深入、设计规程的颁布和其自身具有的优点，钢管混凝土被越来越广泛地应用于高层和超高层建筑中。
一方面是因为钢结构自身具有科技含量较高，利于环境保护，且可再生利用等优点，另一方面是由于我国钢产量大幅度增加，世界钢产量日趋饱和，钢材价格随之下降，所以近年来我国开始大力推广钢结构，鼓励采用钢结构．建设部等部门也为此制定了加速推广建筑钢结构发展和应用的目标，确定“十五”期间以推广住宅钢结构为重点，力争在“十五”期间使我国建筑钢结构用钢量达到全国钢材总产量的3％，到2015年达到6％。住宅建筑历来居建筑业首位，所以在住宅建筑中推广钢结构势在必行。由于目前我国人口众多，土地资源相对不足，在人口密度大的城市，仍然是以高层为主．住宅钢结构，具有柱子用量少，室内有效使用空间大，房屋空间布置灵活，结构性能好等优点。它所选择的结构体系一般是：5—6层以下，框架体系或框架一支撑体系；6层以上，框架一支撑体系或框架一混凝土剪力墙(核心筒)体系；多层，大多采用双重体系。钢结构住宅采用的框架柱有H型钢柱，钢管砼柱和钢骨砼柱，后两种为组合柱．在小高层建筑中，组合柱比H型钢柱省钢，进而也就可以降低工程造价，但是，钢骨砼柱的施工较钢管混凝土柱施工复杂，因此，在住宅钢结构中推广钢管混凝土势在必行。
三．钢管混凝土结构的发展方向
1.钢管混凝土结构体系抗震性能的研究。目前，对钢管混凝土抗震性能的研究主要集中在基本构件方面，而对由钢管混凝土柱和钢或钢筋混凝土等形式的梁组成的框架结构的抗震性能则很少涉及。今后应开展这方面的研究工作，并在充分考虑结构空间作用的基础上，提供合理的钢管混凝土框架柱和节点的抗震技术参数，便于工程应用。
2.在防火设计方面，要简化钢管混凝土防火极限的设计方法，制定钢结构(钢管混凝土结构)住宅建筑的防火设计规范。只有这样，才能有助于推广钢管混凝土在住宅建筑中的应用。
3.钢管混凝土结构在火灾后的性能研究。火灾后钢管混凝土结构的性能有其特点，应当合理地评估其强度，为该类结构的维修加固提供科学的依据。
4.节点动力性能的研究。节点是结构设计中的关键部位，也是施工的难点。对于钢管混凝土节点，其合理与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价。
5.结合实际工程，进一步完善钢管混凝土住宅建筑的设计理论、不同类型结构设计规范和施工规程，尽快编制各类构件的配套图集。
此外，钢结构住宅对施工队伍的施工技术要求比较高，而国内大部分地区主要进行混凝土结构的施工建设，因此应该加强对钢结构专业施工队伍的培训，进一步促进钢管混凝土在高层建筑中的发展与应用。与钢筋混凝土和钢结构相比 钢管混凝土是一种相对年轻的结构 但它却以其特殊的优点，正愈来愈受到工程界的重视和青睐，相信随着人们对钢管混凝土这类结构的不断认识和了解，这类结构的科学研究必将更趋深入和完善，工程应用必将更趋广泛。
参考文献：
[1]钟善桐．钢管混凝土结构[M]．北京：清华大学出版社，2003．
[2]钟善桐．钢管混凝土结构在我国的应用和发展[J]．建筑技术，2001(7)：39—40． ，
[3]韩林海．我国钢管混凝土结构研究与应用的部分新进展[J]．工业建筑，1995(5)：9．
[4]韩林海．钢管混凝土耐火性能的特点探讨[J]．哈尔滨建筑大学学报。1997(5)：22—23．
[5]周俐俐，张志强．钢管混凝土结构的现存问题和应用前景[J]．西南工学院学报，2002，17(2)：67—68．
钢管混凝土结构范文第3篇
[关键词]：建筑工程；钢管；混凝土；结构
所谓“钢管混凝土”是“钢管套箍混凝土”简称套箍混凝土。钢管套箍混凝土的基本原理是利用横向配筋，对受压混凝土施加侧向约束，使其处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其杭压强度和压缩变形能力。
1钢管混凝土结构的施工特点
根据构造和施工工艺条件可将钢管混凝上结构的施工分为钢管结构的制造和组装以及管内混凝土的浇灌两部分，整个工艺兼有钢结构和混凝土结构的特点。从钢管混凝土结构的具体施工条件来看，其施工特点主要为。
1.1管内混凝土是在狭小的管道中浇灌的，由于结构条件所限，混凝土的浇灌质量难以检查，当采用人工浇灌并振捣时，只能依靠操作人员的责任心，加强振捣，仔细操作，确保管内混凝土的密实。当采用高位抛落无振捣施工法以及泵送顶升法时，都应严格遵守相关的施工技术要求。
1.2由于钢管混凝土结构中的管肢均较长，而且管肢中间通常不设浇灌孔，致使管内混凝土一次施工高度较大，一般都在10。以上，国外最高已达100 m,
1.3钢管混凝土结构管肢的内径一般均不大于混凝土振捣器的有效作用半径，约为振捣棒直径的10倍左右。而且钢管不漏浆，当采用人工浇灌并振捣时，只要在施工中采用具有足够振捣能力的内部或外部振捣器，加强操作，并保证不间断连续施工，馄凝土的质量是能够得到保证的。
1.4为避免钢管外部焊接对混凝土烧伤的可能，对管外焊缝较为密集的部位应先焊接，然后再进行混凝土的浇灌施工。竣工后，允许加焊必要的零部件，并应采取相应的措施减少局部高温作用的影响口
1.5钢管构件的加工与一般金属结构制作稍有不同，如各附属焊件与管肢多为曲面连接.结构拼装问隙不易保证，必须采用钢管自动切割机或胎架m装.才能保证制造质量。
1.6由于钢管混凝土优越的力学性能，近些年被用于高层和超高层建筑中，为了加快现场、施工进度.采用地上和地下层同时进行施工的逆作法施工，大大缩短了工期。钢管构件的制作优先采用螺旋焊接管，也可使用滚床卷制符合要求的钢管。为适应钢管拼装后的轴线要求.钢管坡口端应与管轴严格垂直。在卷板过程中，应注意保证管端与管轴线形成垂直的平面。当采用滚床卷管时，应特别注意直缝的焊接质量，尽可能采用自动焊缝。当采用手工焊缝时.宜采用直流焊机，这样可以得到较为稳定的焊弧，且焊缝的含氢量较低，这对具有双向受力的钢管是必要的。
2钢管混凝土结构的优点
2.1延性好
据有关实验数据表明:钢管混凝土轴向压缩到原长的z/3，构件表面己褶曲，但仍有一定的承载能力，可见塑性之好。在压弯剪循环荷载作用下，水平力与位移之间的滞回曲线十分饱满，吸能能力很好，基本无刚度退化。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。
2.2抗震性能优越
抗震性能是指在动荷载或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在这方面，钢管混凝土构件要比钢筋混凝土构件强得多。在压弯反复荷载作用下，弯矩曲率滞回曲线表明，结构的吸能性能特别好，无刚度退化，且无下降段，不丧失局部稳定性的钢柱相同。但在一些建筑中，钢柱常常要采用很厚的钢板以确保局部穗定性，但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此，钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。
2.3施工方便
钢管混凝土结构施工时，钢管可以作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。该种结构形式和钢结构相比零件少，焊缝短，可以采用构造简单的插入式柱脚，免去了复杂的柱脚构造。和钢筋混凝土柱相比，由于钢管本身就是耐侧压的模板，因此在浇灌混凝土时可以免去支模、拆模等工和料。钢管还是“钢筋”，它兼有混凝土柱中纵向受拉、受压钢筋和横向箍筋之作用。从施工过程看制作钢管远比制作钢筋骨架省工得多，而且便于浇灌。钢管本身就是劲性结构构件，在施工阶段可以起劲性钢骨架的作用，节省了许多支撑构件和脚手架，简化了施工安装工艺。
2.4防火耐火性能好
钢管混凝土的耐火性比钢结构好，由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，混凝土的导热系数低而比热大，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，越到中心，温度越滞后，增加了柱子的耐火时间。
2.5耐腐蚀性强
钢管中浇注混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用比钢结构节省。
3钢管内混凝土的施工
根据国内外钢管混凝土结构的施工经验，浇灌混凝土有下种方法，即立式手工浇捣法、高位抛落无振捣法和泵送顶升浇灌法。
3.1.立式手工浇捣法
一般混凝土施工都是在构件安装就位，固定完毕并经检查无误后，开始向管内浇灌混凝土的，浇灌工作应连续进行。在浇灌混凝上之前，应先浇灌一层水泥砂浆.厚度不小于100mm，用以封闭管底并使自由下落的混凝土不致产生弹跳现象。混凝土由钢管上口灌人，井用振捣器捣实。钢管管径大于350mm时、采用内部振捣器〔振捣棒或锅底形振捣器等)振捣，每次振捣时间不少子30s，一次浇灌的混凝土高度不宜大于2m。当管径小于350mm时，可采用附着在钢管外部的外部振捣器进行振捣，振捣时间不小于1 min。外部振捣器的位置应随混凝土浇灌的进展加以调整。外部振捣器的工作效果.以钢管横向振幅不小于0.3mm为有效，振幅可用百分表实测。一次浇灌的混凝土高度不应大于振捣器的有效工作范围，，一般为2-3 m。
立式手工浇捣法施工速度较慢，且施工人员必须严格遵守操作纪律，才能保证混凝土的施工质量。
3.2.高位抛落无振捣法
该法利用混凝土从高位顺钢管下落时产生的动能达到振实混凝土的目的，免去了繁重的振捣工作，是混凝土施工工程中的一个创举。它适合于管径大于350 mm，高度不小于4m的场合。对于抛落高度不足4m的区段，仍须用内部振捣器振实。
混凝土高位抛落无振捣法的关键是混凝土抛落后不产生离析现象，需要对混凝土的配合比提出特殊的要求.采用此法施工时，必须先进行配比试验，确定合理的配合比和水灰比。要控制水灰比，适当加大水泥用量，并掺适量的外加剂，以改变混凝土的内聚性，增加附着力和流动性。
3.3.混凝土泵送顶升浇灌法
该法是在钢管接近地面的适当位置安装一个带闸门的进料支管，直接与泵的输送管相连，由泵车将混凝土连续不断地自下而上灌人钢管。根据泵的压力大小，一次压人高度可达s0---100 m。钢管直径宜不小于泵径的两倍。
[结束语]
工程实践表明，现代钢管混凝土结构既是一种使用高强、高性能材料的结构，也是一种具有高效施工技术的结构.钢管混凝土内混凝土的施工较钢筋混凝土构件和钢构件的施工有许多优势。与钢筋混凝土柱相比.由于钢管混凝土柱没有绑扎钢筋，因而浇灌混凝土比现浇钢筋混凝土柱简便;因管内无钢筋和钢箍，浇灌容易且质量容易保证。它必将为新世纪的国家建设和土建工程的技术进步发挥积极作用。
[参考文献]
[1]蔡绍怀.现代钢管混凝土结构. 2003
钢管混凝土结构范文第4篇
关键词：钢管混凝土拱桥；结构特性；设计分析
0 前言
从1990年我国第一座钢管混凝土拱桥建成通车到现在，钢管混凝土拱桥已经走过了二十多年的发展历史。现在，这种设计的优良特性已经越来越显著的显现出来，同时，在多次桥梁建设过程中也积累了许多经验。
1 钢管混凝土拱桥的优良特性
钢管和混凝土，两者各有利弊。钢管的刚性很好，但是弹塑性不足，只有钢管难以满足多种复杂桥梁结构的需要；混凝土则相反，弹塑性很强，但是刚性不足，缺少钢管作为支撑的混凝土拱桥的抗压能力将大打折扣。钢管混凝土正好在结构上将两者的优点结合了起来。钢管的加入可以使混凝土处于侧向受压状态，使其抗压强度成倍提高。同时由于混凝土的存在，钢管的刚度提高了，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土拱桥就是向钢管内填充混凝土，这时混凝土正好处于三向受压状态，从而使得混凝土的抗压强度显著提高。
钢管还可以作为施工模板，方便混凝土的浇筑。通常在施工过程中，钢管可以直接用作承重骨架，因为钢管的重量相对较小，方便拆卸，易于安装，可在任何环境下组合搭建。桥梁建设中有了钢管的加入，将大大提高工程效率，缩短工程周期。
根据理论分析和实验论证，以钢管混凝土作为材料的拱桥，承载力和抗震性能大大提高。按混凝土规范的相关计算公式可以知道，两者的结合，较钢管和混凝土分别的承受力总和要提高110到220倍的范围之间。这种巧妙的结合在力学构造上也具有非常大的优点，由于钢管混凝土拱桥具有处于三向受压状态的特点，因此抗压能力相应提高。根据相关实验数据，钢管混凝土轴向压缩到原长的3/4，轴向表面已经被破坏，但是仍然具有一定的载重能力，显而易见可以抵御一定程度的自然灾害。在桥身被压弯的情况之下，水平力与位移之间的滞回曲线处于十分饱和的状态，吸能能力相当好，硬度退化削减的现象几乎没有出现，抗破坏的能力相当强大。
2 钢管混凝土拱桥的结构设计
钢管混凝土拱桥简称CFST拱桥，在设计初期，首要考虑的是桥梁的功能性作用。通过调研使用率、车流量等等，进而决定桥梁的建筑规模和承重结构。规模根据其主跨径和矢跨比的不同可分为大中小跨径桥梁。一般来说常用跨径在80～280m的范围内，常用矢跨比为1/5～1/4。钢管混凝土拱桥主要由拱肋、立柱或吊杆、横撑、行车道系、下部构造等部分组成。拱肋的截面形式主要有六种，根据不同规格的桥梁，采用不同的截面形式。像对于大跨径的拱桥来说，用格构式的截面形式较好，这样一来，可以充分利用钢管混凝土材料，同时还保证了整座桥梁受力的充分性以及完整性。在拱肋施工时，首先分段加工钢管，然后现场拼装钢管拱，接着向管内灌注混凝土，一道道工序按部就班完成下来，最后形成钢管混凝土拱桥。
通过对拱桥横向联系构造的分析，来决定采用哪一种方式的横撑。在桥面以下，K式和X式两者皆可，一方面，K式和X式的横撑具有足够的支撑力，保证桥梁上方行驶的安全性，并且保证河道的安全畅通，另一方面，这种设计简洁大方。也有在桥面以下不设横撑的情况，在稳定性能够满足要求的前提下，若桥梁自身构造可以满足一定的支撑力，那么横撑将没有存在的必要，而且还可以节省原材料。横撑的设置也有讲究，通过分析，桥梁中央即拱顶处的受力是最大的，因此此处通常采用稳定性最优的材料作为横撑，然后以此横撑为对称中心线，两边依次设置等数量的横撑来均衡受力，达到受力平衡。这样的横撑布置能显著地提高拱肋的稳定系数。
在节点构造上，当钢管的构件受到挤压时，必须保证基本构件不受破坏而对桥梁产生影响，多年施工经验下编写的规范中有几种具体的钢管对接方式，选择要视具体情况而定。在填充时，要注意混凝土的配合比，防止因过稀导致管内空隙太大，或者过浓对钢管产生挤压性破坏。
3 钢管混凝土拱桥设计过程中的注意事项
在设计初期就要考虑到后期使用的长久性。在现如今的桥梁建筑中，有一个全寿命周期过程的概念。全寿命周期过程是指，在设计阶段就考虑到产品寿命历程的所有环节，将所有相关因素在产品设计时分阶段得到综合规划和优化的一种设计理论。全寿命周期设计意味着，不仅仅要完成好整个工程的设计，而且要考虑到后续的使用与后期的维护，这涉及到损坏、检查、修护、再循环利用的过程。因此，桥梁的全寿命设计方法可以定义为综合统筹考虑桥梁寿命周期的主要阶段，均衡考虑各方面问题，通过成本分析寻求安全性、耐久性、美观性，是一个基于全寿命周期过程的概念。施工的前中后期都要面面俱到，安全性要达到规范要求，成本控制在合理范围内，对周边生态环境无不良影响。比如，钢管混凝土拱桥必须考虑钢管拱肋、系杆、吊杆和其它金属结构的防腐措施，应配合设计充分考虑吊杆和系杆的维修、更换等措施，以保证桥梁结构在运营期间的安全性和耐久性。
4 结语
本文通过对钢管混凝土拱桥的优良特性、结构设计以及注意事项三方面的简要分析，可以看出钢管混凝土拱桥是实际建设过程中可操作性非常强的一种桥梁，多年的经验和理论成果也可以证明优秀的钢管混凝土拱桥设计能够简化施工工艺，缩短施工工期，提高桥梁的使用寿命。在实际的设计过程中，严格按照钢管混凝土拱桥设计的相关章程及标准，灵活根据现场实际情况进行修正变通，合理地按实施步骤进行施工，将理论与实际相结合，及时整理相关操作经验，为我国钢管混凝土拱桥的进一步发展做出贡献。
参考文献：
[1]翟晓春.自预应力钢管混凝土拱桥设计技术研究[D].重庆交通大学，2010.
[2]陈宝春，杨亚林.钢管混凝土拱桥调查与分析[J].世界桥梁，2006（02）.
[3]陈金龙，乔建东.下承式钢管混凝土拱桥设计研究[J].公路交通技术，2010（02）.
钢管混凝土结构范文第5篇
这类结构在水利工程设计中是难于避免的，有时，它在某些水工混凝土工程结构中处于制约设计的重要地位。从逻辑概念讲，只要允许素混凝土结构的存在，必定会有少筋混凝土结构的应用范围，因为它毕竟是素混凝土和适筋混凝土结构之间的中介产物。
凡经常或周期性地受环境水作用的水工建筑物所用的混凝土称水工混凝土，水工混凝土多数为大体积混凝土，水工混凝土对强度要求则往往不是很高。在一般水工建筑物中，如闸墩、闸底板、水电站厂房的挡水墙、尾水管、船坞闸室等，在外力作用下，一方面要满足抗滑、抗倾覆的稳定性要求，结构应有足够的自重；另一方面，还应满足强度、抗渗、抗冻等要求，不允许出现裂缝，因此结构的尺寸比较大。若按钢筋混凝土结构设计，常需配置较多的钢筋而造成浪费，若按素混凝土结构设计，则又因计算所需截面较大，需使用大量的混凝土。
对于这类结构，如在混凝土中配置少量钢筋，在满足稳定性的要求下，考虑此少量钢筋对结构强度安全方面所起的作用，就能减少混凝土用量，从而达到经济和安全的要求。因此，在大体积的水工建筑物中，采用少筋混凝土结构，有其特殊意义。
关于少筋混凝土结构的设计思想和原则，我国《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)作了明确的规定。
二、规范对少筋混凝土结构的设计规定
对少筋混凝土结构的设计规定体现在最小配筋率规定上，这里将《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)（下文简称规范）有关最小配筋率的规定，摘录并阐述如下：
1．一般构件的纵向钢筋最小配筋率
一般钢筋混凝土构件的纵向受力钢筋的配筋率不应小于规范表9.5.1规定的数值。温度、收缩等因素对结构产生的影响较大时，最小配筋率应适当增大。
2．大尺寸底板和墩墙的纵向钢筋最小配筋率
截面尺寸较大的底板和墩墙一类结构，其最小配筋率可由钢筋混凝土构件纵向受力钢筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面极限内力值与截面极限承载力之比得出。即
1)对底板(受弯构件)或墩墙(大偏心受压构件)的受拉钢筋As的最小配筋率可取为：
ρmin=ρ0min()
也可按下列近似公式计算：
底板ρmin=(规范9.5.2-1)
墩墙ρmin=(规范9.5.2-2)
此时，底板与墩墙的受压钢筋可不受最小配筋率限制，但应配置适量的构造钢筋。
2)对墩墙(轴心受压或小偏心受压构件)的受压钢筋As’的最小配筋率可取为：
ρ＇min=ρ′0min()
按上式计算最小配筋率时，由于截面实际配筋量未知，其截面实际的极限承载力Nu不能直接求出，需先假定一配筋量经2—3次试算得出。
上列诸式中M、N——截面弯矩设计值、轴力设计值；
e0——轴向力至截面重心的距离，eo=M／N；
Mu、Nu——截面实际能承受的极限受弯承载力、极限受压承载力；
b、ho——截面宽度及有效高度；
fy——钢筋受拉强度设计值；
γd——钢筋混凝土结构的结构系数，按规范表4.2.1取值。
采用本条计算方法，随尺寸增大时，用钢量仍保持在同一水平上。
3．特大截面的最小配筋用量
对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件，规范规定：如经论证，其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制，钢筋截面面积按承载力计算确定，但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。
规范对最小配筋率作了三个层次的规定，即对一般尺寸的梁、柱构件必须遵循规范表9.5.1的规定；对于截面厚度较大的板、墙类结构，则可按规范9.5.2计算最小配筋率；对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件则可按规范9.5.3处理。设计时可根据具体情况分别对待。
为慎重计，目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率，对于其他结构，则仍建议采用规范表9.5.1所列的基本最小配筋率计算，以避免因配筋过少，万一发生裂缝就无法抑制的情况。
经验算，按所建议的变化的最小配筋率配筋，其最大裂缝宽度基本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的结构，为控制裂缝不过宽，宜将本规范表9.5.1所列受拉钢筋最小配筋率提高0.05％。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时，则可仅配构造钢筋。
三、规范的应用举例
例1一水闸底板，板厚1.5m，采用C20级混凝土和Ⅱ级钢筋，每米板宽承受弯矩设计值M=220kN／m(已包含γ0、φ系数在内)，试配置受拉钢筋As。
解：1)取1m板宽，按受弯构件承载力公式计算受拉钢筋截面面积As。
αs===0.012556
ξ=1-=1-=0.0126
As===591mm2
计算配筋率ρ===0.041%
2)如按一般梁、柱构件考虑，则必须满足ρ≥ρmin条件，查规范表9.5.1，得ρ0min=0.15%，
则As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2
3)现因底板为大尺寸厚板，可按规范9.5.2计算ρmin
ρmin===0.0779%
As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2
实际选配每米5Φ18（As=1272mm2）
讨论：1)对大截面尺寸构件，采用规范9.5.2计算的可变的ρmin比采用规范表9.5.1所列的固定的ρ0min可节省大量钢筋，本例为1：1130／2175=1：0.52。
2)若将此水闸底板的板厚h增大为2.5m，按规范9.5.2计算的ρmin变为：
ρmin===0.0461%
则As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2
可见，采用规范9.5.2计算最小配筋率时，当承受的内力不变，则不论板厚再增大多少，配筋面积As将保持不变。
例2一轴心受压柱，承受轴向压力设计值N=9000kN；采用C20级混凝土和I级钢筋；柱计算高度l0=7m；试分别求柱截面尺寸为b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m时的受压钢筋面积。
解：1)b×h=1.0m×1.0m时，轴心受压柱承载力公式为：
N≤φ(fcA+fy′As′)
==7＜8，属于短柱，稳定系数φ=1.0，
As′===3809mm2
ρ′===0.38%
由规范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%，对一般构件，应按ρ0min′配筋
As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2
2)b×h=2.0m×2.0m时，若仍按一般构件配筋，则
As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2
现因构件尺寸已较大，可按规范9.5.3计算最小配筋率：
ρmin′=ρ0min′()
式中因实际配筋量As′尚不知，故需先假定As′计算Nu。
①假定As′=4000mm2。
Nu=fy′As′+fyAs
=210×4000+10×4.0×106=40.84×106N
ρmin′=ρ0min′()
=0.4%()=0.106%
As′=ρ0min′A=0.106%×4.0×106=4231mm2
②假定As′=4231mm2。
Nu=210×4231+10×4.0×106=40.89×106N
ρmin′=0.4%()=0.1056%
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