組合結(jié)構(gòu)-鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（PPT共36頁）

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)課程鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展Disscussion on the application and development of steel tube concrete 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的認(rèn)識鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展鋼管混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展中存在的問題2.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼管混凝結(jié)構(gòu)應(yīng)用中存在的問題12鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程事故3鋼管混凝土簡介 鋼管混凝土也稱作為鋼管套箍混凝土（Concrete-Filled Steel Tube 簡稱CFST）,它是在鋼管內(nèi)灌入混凝土而形成的一種組合結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按截面形式的不同可以分為矩形截面、圓形截面和多邊形截面，其中圓形截面和矩形截面

2、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛：實(shí)心和空心鋼管混凝土。CFST簡介 鋼管混凝土的基本原理是依靠內(nèi)填混凝土的支撐作用，使得鋼管的穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時核心混凝土受到鋼管的“約束”作用或稱之為“套箍”作用，使核心混凝土處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài),延緩混凝土內(nèi)部縱向微裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的時間，從而使得核心混凝土具有更強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和抵抗變形能力。 工作原理advantages經(jīng)濟(jì)效果顯著良好的塑性和抗震性能承載力提高高層建筑中的優(yōu)越性突出施工方便縮短工期disadvantages使用范圍有限施工方法和施工質(zhì)量檢查存在弊端結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接構(gòu)造上施工難度大構(gòu)件制作安裝要求繁瑣中國：研究對象集中在圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)且是鋼管中灌素混凝

3、土的內(nèi)填型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)美國、澳大利亞、日本 等學(xué)者對鋼管高強(qiáng)混凝土構(gòu)件進(jìn)行研究并在工程中應(yīng)用前蘇聯(lián)：CFST軸壓和偏壓進(jìn)行過較為深入的研究鋼管混凝土的發(fā)展最早：1879年英國Severn鐵路橋的橋墩我國CFST結(jié)構(gòu)研究的科研單位+研究成果最早：原中國科學(xué)院哈爾濱土建研究所蘇州混凝土與水泥制品研究院北京地下鐵道工程局哈爾濱建筑大學(xué)原冶金部冶金建筑研究院、電力工業(yè)部電力研究所中國建筑科學(xué)院結(jié)構(gòu)所、哈爾濱建筑工程學(xué)院 鋼管混凝土基本構(gòu)件的工作性能、設(shè)計方法、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工技術(shù)等方面展開系統(tǒng)的研究蔡紹懷等根據(jù)螺旋箍筋的計算原理和方法,研究三向受壓混凝土強(qiáng)度的提高,利用極限平衡原理推導(dǎo)出極限承載力計算

4、公式湯關(guān)祚等提出鋼管混凝土塑性承載力公式,它假定構(gòu)件的強(qiáng)度極限為鋼管發(fā)展塑性、混凝土達(dá)到受壓極限強(qiáng)度哈爾濱建筑大學(xué)鐘善桐等提出鋼管混凝土統(tǒng)一理論計算公式,它視鋼管混凝土為復(fù)合材料,通過試驗(yàn)確定復(fù)合材料的強(qiáng)度指標(biāo),利用組合強(qiáng)度指標(biāo)計算構(gòu)件的各項(xiàng)承載力CFST發(fā)展的若干問題鋼管高強(qiáng)高性能混凝土的研究預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工力學(xué)問題的研究徐變、疲勞性能的研究徐變、疲勞性能的研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Steel Tube)工程實(shí)例世界最長鋼管混凝土拱橋巫山長江大橋5.1 組合梁的基本概念莆田市闊口大橋啞鈴型鋼管混凝土拱梁，跨度99米，矢高19.8米共8根80014鋼管采用自密

5、實(shí)混凝土鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Steel Tube)工程實(shí)例結(jié)構(gòu)體系代表工程鋼管混凝土柱+混凝土核心筒深圳賽格廣場；主體高度292m，72層，2001年建成全部鋼混凝土框架廣州合景國際金融廣場；主體高度178m，41層，2006年建成鋼管混凝土外框柱+鋼板剪力墻核心筒天津津塔，主體高度330m，75層，2011年建成鋼管混凝土斜交網(wǎng)絡(luò)外框筒+鋼筋混凝土核心筒廣州珠江新城西塔；主體高度432m，103層，2009年建成深圳賽格廣場鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Steel Tube)工程實(shí)例廣州合景國際金融廣場鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Fille

6、d Steel Tube)工程實(shí)例天津津塔鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Steel Tube)工程實(shí)例廣州珠江新城西塔鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Steel Tube)工程實(shí)例其他工程 廠房柱 地鐵站臺柱 送變電桿塔 空間結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Steel Tube)工程實(shí)例鋼管混凝土拱橋構(gòu)件脫空的問題Q1Text鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Steel Tube)應(yīng)用中存在的問題Q2鋼管混凝土澆灌質(zhì)量的問題Q3鋼管與混凝土的粘結(jié)問題 鋼管混凝土的優(yōu)越性要靠鋼管和管內(nèi)混凝土的牢固結(jié)合形成整體共同受力才能體現(xiàn)，這

7、就需要保證管內(nèi)的混凝土與鋼管內(nèi)壁之間能緊密接觸，但在目前對已建鋼管混凝土的檢測過程中均不同程度發(fā)現(xiàn)鋼管與混凝土之間出現(xiàn)了脫空現(xiàn)象。A1鋼管混凝土拱橋構(gòu)件脫空的問題脫空產(chǎn)生的原因1.施工過程中產(chǎn)生的脫空問題 泵送混凝土的質(zhì)量 鋼管混凝土的壓注時間 澆筑方向控制不當(dāng)2. 鋼管混凝土養(yǎng)護(hù)或者運(yùn)營階段產(chǎn)生脫空 核心混凝土的收縮與膨脹 軸向壓力、溫度鋼管混凝土拱橋脫空的防治措施1從設(shè)計指導(dǎo)思想上預(yù)防 在設(shè)計時不考慮鋼管對混凝土的套箍作用，也不考慮鋼與核心混凝土的粘結(jié)，而是將鋼管與混凝土看成兩個平行的桿件進(jìn)行設(shè)計和計算。這種方式顯然沒有充分發(fā)揮鋼管混凝土拱橋的優(yōu)勢，從設(shè)計上來講過于保守。鋼管混凝土拱橋脫空

8、的防治措施2從施工上來預(yù)防 為了防止核心混凝土在泵送或人工澆筑過程中產(chǎn)生空洞或不密實(shí)的現(xiàn)象，目前常用的措施有： (1) 沿拱管開排氣孔，預(yù)濕潤鋼管壁，預(yù)泵送高標(biāo)號水泥凈漿潤滑，采用附著式振搗器振搗混凝土； (2) 分?jǐn)?shù)個艙段人工喂料澆筑并預(yù)留插孔，用振搗棒振搗混凝土； (3) 在混凝土泵送完成后至混凝土初凝時間內(nèi)，在排氣管出口用抽氣設(shè)備抽負(fù)壓，提高混凝土對鋼管內(nèi)壁的壓力，以利于混凝土泌水和氣體的排出，保證混凝土在對鋼管有一定壓力的狀態(tài)下凝結(jié)。 (4)為了防止混凝土因收縮而產(chǎn)生脫空，通常在混凝土中加入膨脹劑。鋼管混凝土拱橋脫空的防治措施3已建成鋼管混凝土拱橋脫空的處理(1) 二次灌漿法。(2)

9、外加套環(huán)法。(3) 橫穿螺栓，阻止混凝土徑向收縮。(4) 構(gòu)造措施。 如：在鋼管內(nèi)壁設(shè)置縱向加勁肋和橫向法蘭圈加強(qiáng)鋼管與核心混凝土之間的粘結(jié)。鋼管混凝土澆灌序號澆筑方法原 理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1立式手工澆搗法混凝土自鋼管上口灌入，一次澆灌高度不宜大于2m。傳統(tǒng)作業(yè)施工效率較低，質(zhì)量受振搗操作人員影響，無保證；占用塔吊2高位拋+輔助性振搗法利用混凝土從高位順鋼管下落時產(chǎn)生的動能達(dá)到振實(shí)混凝土施工效率較高無振動無噪音占用塔吊，與鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)沖突3泵送頂升筑法在鋼管接近地面或某樓層板處安裝一個帶閘門的進(jìn)料管，直接與泵的輸送管連接，由泵車將混凝土連續(xù)不斷地自下而上灌入鋼管。質(zhì)量有保障，占用塔吊如結(jié)構(gòu)高，則需要

10、較高的泵送壓力。需要在鋼管壁上開洞，影響結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量，但可在裝飾施工階段進(jìn)行彌補(bǔ)。A2泵送頂升筑法做好澆注前的準(zhǔn)備工作，包括混凝土壓入量的計算、混凝土輸送管的布置及輸送管與鋼管柱入口的連接裝置,見下圖：法蘭連接盤與鋼管柱預(yù)留孔焊接鋼管壁上開預(yù)留孔止回閘筏埋入鋼管內(nèi)，開口位于鋼管柱中心與輸送管卡接在柱上部通過檢查孔將鋼管柱內(nèi)表面澆水潤濕。用0.51.0m3同配合比的砂，先行壓入泵管濕潤，在柱入口處拆管流入預(yù)埋的砂漿盆內(nèi)，流完后立即恢復(fù)連接，即作泵壓?？刂票脡喝胨俣群蛪毫?，防止壓力過大，對鋼柱產(chǎn)生破壞，壓入要連續(xù)進(jìn)行，安排好攪拌車，采用一臺車卸料，另一臺等待。柱上端安排專人觀察壓入混凝土的升高，

11、并與泵車操作人員及時聯(lián)絡(luò)，防止混凝土壓入超量。當(dāng)混凝土砂漿從鋼柱上部檢察孔溢出時，立即停止泵送，并迅速將壓入裝置的閥門關(guān)閉。此裝置在混凝土壓送完畢1小時后方可拆除。混凝土壓送完畢后，及時回收泵送管道內(nèi)的混凝土。當(dāng)鋼管混凝土終凝后，關(guān)閉閘板閥，拆除其外側(cè)的泵管。質(zhì)量控制 鋼管混凝土柱是由鋼管和混凝土共同作用的受力構(gòu)件，要求混凝土具有很好的填充性能，確保充滿鋼管內(nèi)的每個部位，混凝土要有良好的流動性、體積穩(wěn)定性，加上鋼管不象木模板一樣有一定的吸水性，所以混凝土還要有良好的保水性能，不得有離析、泌水現(xiàn)象。1.原理： 超聲波在傳播過程中遇到由各種介質(zhì)缺陷形成的界面時會改變傳播方向和路徑,其能量會在缺陷處引發(fā)衰減,造成聲時、振幅、頻率變化。對這些變化進(jìn)行分析,可實(shí)現(xiàn)對鋼管混凝土質(zhì)量的檢測。2.方法： 采用超聲波檢測鋼管混凝土質(zhì)量的主要方法有首波聲時法、波形識別法和首波頻率法質(zhì)量檢測超聲波檢測法鋼管與混凝土的粘結(jié)鋼管與核心混凝土之間的界面粘結(jié)力主要由三部分組成:(1)水泥凝膠體與鋼管接觸表面的化學(xué)膠結(jié)力;(2)粗糙不平的鋼管內(nèi)表面與混凝土之間的機(jī)械咬合力;(3)鋼管與棍凝土接觸面之間的摩擦力;A3鋼管混凝土粘結(jié)性能的因素混凝土強(qiáng)度混凝土養(yǎng)護(hù)條件和齡期截面長度鋼管內(nèi)表面