钢管混凝土组合结构桥梁设计原理与技术发展综述

作     者：姜磊 刘永健 周绪红 陈宝春 牟廷敏 刘君平 陈洪明 

作者机构：长安大学公路学院 重庆大学土木工程学院 福建理工大学土木工程学院 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 福州大学土木工程学院 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52008026) 陕西省留学人员科技活动择优项目(2021-11) 中央高校基本科研业务费专项项目(300102213207) 

主　　题：桥梁工程 综述 钢管混凝土桥梁 组合结构 脱粘 界面传力 承载机理 内栓钉钢管混凝土 PBL加劲型钢管混凝土 

摘      要：为探究国内外工程界对钢管混凝土桥梁应用中脱粘和脱空问题的长期质疑，推动钢管混凝土桥梁的发展，从钢和混凝土两种材料差异角度入手，综述了钢管混凝土结构界面粘结性能、界面传力性能和结构承载性能三方面的研究进展，厘清界面脱粘机理，及其由此带来的界面传力和组合作用失效机理。针对此问题，提出内栓钉和PBL加劲型钢管混凝土桥梁结构，并综述创新结构在界面工作性能、节点力学性能、壁板屈曲性能和构件承载性能四个方面的研究成果，论证了创新结构实现钢管和混凝土共同工作的可行性。结果表明：钢和混凝土两种材料在热传导、收缩徐变、泊松比、弹性模量、强度、截面尺度和成型方式等方面均存在较大差异，是产生钢管混凝土脱粘和脱空、界面传力和组合作用失效的根本原因；钢管混凝土界面粘结强度试验结果离散性大，切向和法向粘结强度均不高于1.5MPa，混凝土水化热、日照温差、混凝土收缩徐变和轴压荷载、疲劳荷载等多种因素耦合作用下，服役期钢管混凝土桥梁界面不可避免的发生脱粘；不同体系的钢管混凝土桥梁界面传力可分为构件和节点界面传力，尚缺少完善的桥梁界面传力模型，仅能借鉴房建中柱顶构件界面传力和梁-柱节点界面传力模型；不同类型脱粘对钢管混凝土承载性能影响不同，球冠形脱粘影响最小，部分环形脱粘次之，环形脱粘影响最明显；钢管混凝土中内设的栓钉，可以起到连接件作用，确保了界面工作性能和节点传力的可靠性，内设的PBL则兼具连接件和加劲肋作用，一方面，确保了钢管混凝土界面和节点传力的可靠性，另一方面，增强了壁板的局部稳定和构件承载机理。