樂生煊，阮云凱

福建農(nóng)林大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，福建 福州 350108

1 引言

隨著生產(chǎn)力水平的提高，鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)受到廣泛應(yīng)用，在工程實(shí)踐中常?？梢钥吹戒摴芑炷翗?gòu)件受到拉彎作用，如產(chǎn)房建筑中雙肢柱的拉肢在吊車荷載作用下即承受偏拉荷載作用，從而產(chǎn)生拉彎現(xiàn)象?？墒呛?nèi)外對鋼管混凝土拉彎力學(xué)性能的研究還是比較少，所以本文闡述了當(dāng)前鋼管混凝土結(jié)構(gòu)拉彎力學(xué)性能研究狀況及研究方向。

2 鋼管混凝土構(gòu)件概述

2.1 鋼管混凝土構(gòu)件的定義及分類

通常把混凝土填入到鋼管中而構(gòu)成的組合構(gòu)件稱之為鋼管混凝土［1］，鋼管和中心混凝土一起承擔(dān)外力作用的新興構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)主要受力方式是軸心受壓與偏心受壓，被普遍運(yùn)用于框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中。

鋼管混凝土構(gòu)件在工程實(shí)踐中最普遍的分類方式是按橫截面形狀進(jìn)行分類，以圓形、矩（方）形、多邊形這三種為主［2］。

2.2 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

由上述的定義可知鋼管混凝土是將鋼管與混凝土相互結(jié)合起來的結(jié)構(gòu)，所以二者的結(jié)合不僅能夠互補(bǔ)了二者的弱項(xiàng)，而且還能夠施展彼此強(qiáng)項(xiàng)，這促使鋼管混凝土與其他結(jié)構(gòu)相比擁有較多的優(yōu)勢：

（1）承載性能較強(qiáng)

（2）防火抗震性能較好

（3）經(jīng)濟(jì)耐久性高

（4）施工和制作簡便

3 鋼管混凝土拉彎性能研究現(xiàn)狀

堯國皇（2006）［3］和韓林海（2007）［4］分析了鋼管混凝土軸向拉力與拉彎時(shí)工作機(jī)理。分析表明：鋼管混凝土受軸拉時(shí)候內(nèi)部的混凝土能夠分擔(dān)一些縱向拉應(yīng)力；同時(shí)因?yàn)閮?nèi)部混凝土的支撐效果讓鋼管的徑向收縮得到放慢，讓鋼管的功能能夠得到足夠的施展。

Lin-Hai Han，F(xiàn)ei-Yu Liao 等人（2011）［5］通過充填混凝土在電流測試測得鋼管混凝土試件的抗拉強(qiáng)度比空心鋼管提高了大約11%。填充混凝土構(gòu)件混凝土抗拉強(qiáng)度略高于成員充滿了自填充混凝土，并建立了有限元模型。并且得出了計(jì)算鋼管混凝土結(jié)構(gòu)軸心抗拉強(qiáng)度的簡化式子，并與實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)論符合。

徐嫚等人（2013）［6］研究并分析了兩個(gè)鋼管混凝土柱-鋼梁剛性節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：節(jié)外點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)經(jīng)過中出現(xiàn)集體彎曲變形，沒有顯著的部分屈曲等毀壞情況，能夠產(chǎn)生懸鏈線作用；由拉彎關(guān)系曲線可以看出來當(dāng)拉力提高，他抗彎能力不停減小，但是在剛開始的時(shí)候減小不明顯。

Wei Li 等人（2015）［7］為了研究鋼管混凝土構(gòu)件的偏心受拉力學(xué)性能，對鋼管混凝土偏拉結(jié)構(gòu)做相對應(yīng)的試驗(yàn)，運(yùn)用有限元模型來模擬試樣的拉伸性能。得出以下結(jié)論：鋼管混凝土受拉構(gòu)件在鋼管內(nèi)有效工作時(shí)，離心鋼管混凝土軸壓拉伸構(gòu)件的破壞模式是包含了伸長和整體彎曲。所有偏心加載的復(fù)合材料的試件產(chǎn)生較大變形現(xiàn)象，最終旋轉(zhuǎn)超過0.1 弧度。

應(yīng)錚（2016）［8］文中提到RPC 可以提高普通混凝土限制鋼管徑向收縮作用，并且還能夠連續(xù)分擔(dān)拉力來避免在鋼管屈服前被拉斷掉。因此針對目前鋼管混凝土桁梁面臨的管內(nèi)鋼管混凝土受拉性能差這一現(xiàn)象，從而提出了用內(nèi)填RPC 來代替普通混凝土能夠有效的改善結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。同年，方小丹［9］通過用七個(gè)高強(qiáng)的鋼管混凝土剪力墻進(jìn)行受拉性能實(shí)驗(yàn)，研究表明：通過增大主管面積、增加鋼管高強(qiáng)混凝土用量及提高豎向分布鋼筋配筋率，都能夠增強(qiáng)鋼管高強(qiáng)混凝土剪力墻受拉承載力。

路博（2019）［10］應(yīng)用波紋鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在純彎下的受力特點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究表明：因?yàn)橛胁y的原因會(huì)明顯改善鋼管的局部穩(wěn)定性，并且因?yàn)殄冧\波紋鋼管的防腐蝕性能較好，顯著增加了鋼混構(gòu)件的耐久性，大大降低了所需要的維護(hù)費(fèi)用，從而擁有良好的應(yīng)用前景。

4 展望

綜上所述，還應(yīng)從下面幾個(gè)方向展開對鋼管混凝土的拉彎力學(xué)性能的研究探討：

（1）目前對鋼管混凝土柱-鋼節(jié)點(diǎn)在拉力和彎矩一起受力作用下的研究不多，規(guī)范也沒有給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)條文。所以進(jìn)一步對鋼管混凝土柱-鋼節(jié)點(diǎn)，在拉力和彎矩作用下的剛度變化、形變發(fā)展過程和破壞模式的研究是很有必要。

（2）目前鋼管混凝土構(gòu)件于氯鹽腐蝕、荷載耦合影響后展開靜力性能研究還是處在初步階段。其受力方式只是軸心受拉和壓彎，未來在相關(guān)方面試驗(yàn)可以對復(fù)合的受力形式下展開研究。

（3）現(xiàn)有的鋼管混凝土拉彎、偏拉方面的力學(xué)性能研究集中于有限元分析，相關(guān)試驗(yàn)的研究較少，所以應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。