钢管混凝土界面脱空机理及检测技术研究进展

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发布时间：2021-12-03

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介绍了钢管混凝土发展概况及存在问题，详细阐述了钢管混凝土中核心混凝土与钢管壁界面脱空机理的研究及脱空检
测技术研究现状，同时，分析了界面脱空的主要影响因素，并指出了脱空检测技术的发展方向。
关键词：钢管混凝土；界面；脱空机理；检测技术
中图分类号： TU528．O1 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)06—0154—03
Development on disengaging mechanism and testing technology of the interface of concrete filled steel tube
ZHAN G Kaifeng，LlU Yongdao．W U Xiong，YAN G W en，M IN G Yang
(ChinaConstructionReady-mixedConcreteCo．，Ltd．，Wuhan430070，China)
Abstract： The development situation and problems of concr~e filled steel tube(CFST)were outlined．Elaborate study on disengaging
mechanism and testing technology ofthe interface ofconcrete filled steel tube．M eanwhile，analyzed the main factors ofthe interface disen—
gaging，andpointedoutthe developm entdirectionoftestingtechnology oftheinterface．
Keyw ords： concretefilled steeltube；interface；disengagingmechanism ；testingtechn ology
0 引言
钢管混凝土组合结构是将钢材与混凝土两种材料或钢
结构与混凝土结构两种结构，通过合理的方式组合成整体
共同工作的构件或结构。钢管混凝土被称为第五种结构类
型，具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突
出优点，在桥梁工程和超高层建筑中得到了日益广泛的应
用[1]。但是，混凝土材料本身存在的系列问题以及钢管混凝
土服役之后面对的环境温度变化、自身徐变及承载的轴向
压力等问题使得混凝土与钢管壁脱黏形成空腔，难以钢管
混凝土的复合设计性能难以充分发挥。因此，研究和关注钢
管混凝土中混凝土与钢管的界面脱空机理及其脱空检测
分析技术，有助于钢管混凝土结构的持续健康发展，更具有
重要的经济效益和社会效益。
1 钢管混凝土概述
1．1 钢管混凝土发展概述
钢管混凝土在建筑和桥梁中的应用已经有上百年的
历史。最早的应用报道是 1897年建成的英国 Severn铁路
桥的桥墩。不过最初设计并没有考虑钢管与混凝土之间的
相互作用及其对承载力的提高影响，而仅是将混凝土灌入空
的钢管中防锈钢管的锈蚀。自此之后，世界各国开始对结构
本身开展了相关研究。法国 Conidere于 1902年开始探索三
向应力混凝土性能；美国Lally公司于 1907年首次给出了圆
收稿日期：2013—12-02
基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目
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形钢管混凝土柱的安全承载力公司；前苏联从 1931年开始
了大量有关钢管混凝土柱的试验研究；日本在 1923年的关
西大地震后发现钢管混凝土优越的抗震性能，并于 20世纪
50年代把钢管混凝土用于地铁工程和铁塔中，并先后颁布
了相关规范和设计施工指南[2]。
我国对钢管混凝土的应用在 20世纪 50年代起步，其
大致经历推广应用和发展提高两个阶段。推广应用阶段从
20世纪中期到 80年代，首先应用于辽宁省鞍山某工业厂房，
随后在北京地铁工程中应用并逐渐被推广开来。钢管混凝
土因其独有的结构特点能够解决“肥梁胖柱”的问题被推
广应用于高层建筑、工业厂房及桥梁工程建设中，在理论研
究领域取得了较大进展，并形成了较为系统的体系研究。
1．2 钢管混凝土存在的问题
钢管混凝土组合结构的关键技术必须使核心混凝土
与钢管壁紧密结合，获得复合效果，这样才能实现所设计
的复合性能。钢管混凝土在施工中易使混凝土材料内部存
在空洞、疏松、施工缝、组织不均匀导致混凝土与钢管胶结
不良，加之密闭养护条件及自身硬化后存在一定程度的体
积固有的收缩，使得目前设计的各种混凝土难以达到要求
的体积膨胀和可控性，造成了混凝土与钢管壁脱黏形成空
腔，使得钢管混凝土的复合设计性能难以充分发挥。
目前，钢管混凝土结构脱空检测的方法较多，常用的
有人工敲击法、超声波检测法、直接钻心取样法及光纤传