钢管混凝土桥墩研究与运用

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发布时间：2021-09-12

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钢管混凝土桥墩研究与运用
蔡巍
(武汉桥科院桥梁建筑结构诊治有限公司，湖北武汉430034)
摘要：运用统一理论对钢管混凝土桥墩的受力特性
进行分析，并采用有限元分析软件MIDAS对钢管混凝土T
形桥墩进行模拟计算，并对计算结果进行对比，验证有限元
分析模型的合理性和可靠性，给工程技术人员提供参考。同
时结合工程实际对钢管混凝土桥墩今后的发展提出自己的
看法。
关键词：钢管混凝土桥墩；MIDAS；统一理论
1 前言
桥墩是桥梁结构的主要承重结构，其损坏与否
对桥梁结构整体的损伤乃至倒塌起着举足轻重的
作用。
钢管混凝土结构具有承载力高、延性好、施工方
便及综合经济效益显著等优势，因此很适合用作桥
梁的墩柱，已在许多国家得到应用，所以对钢管混凝
土受力特性的研究有重要意义。
2 钢管混凝土桥墩的发展现状
将钢管混凝土结构用作桥梁的墩柱，是一个创
新的设计，其优越性主要表现在：
(1)能够充分发挥钢管混凝土结构抗压强度大
的优势。
(2)施工便捷，速度快，钢管本身既是承重结构
又是外模，且具有工业化快速安装施工的优势。
(3)经济效益显著。理论分析和工程实践都表
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，可节省钢材约5O ；与普通钢
筋混凝土相比，在保持用钢量相近和承载力相同的
条件下，构件的截面面积可减少约50 ，自重大大
减小，对于城市桥梁下行车空间受限的情况，能够减
小结构尺寸，同时取得轻盈美观的视觉效果。
(4)延性好，耗能性能好，有利于抗震。
我国对钢管混凝土结构的研究主要集中于高层
建筑的柱子和拱桥的拱肋，对钢管混凝土用作桥梁
墩柱的研究还未见文献报道，但自20世纪8O年代
以来，已有采用钢管混凝土桥墩的工程实践，见
表1。
表l 钢管混凝土桥墩在我国的工程应用实例
魏家岭跨线桥 24+2×35+24 1×90
天津市某立交桥 4X84 ／
深圳北路大桥 150 28O～≠34o
兰州雁盐黄河桥 85+127+85 2×350
南京龙池立交桥21+2×35+2l 1×140
／连续梁墩柱
1982 连续梁墩柱
2000 系杆桥墩柱
2003 系杆桥墩柱
／连续梁墩柱
3 理论基础
3．1 结构特点
(1)借助内填普通混凝土增强钢管的稳定性。
(2)钢管对核心混凝土的“约束”作用或国内称
之为“套箍”作用，使核心混凝土处于三向受压状态，
从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能
力。因此钢管混凝土本质上属于套箍混凝土。
钢管混凝土除了具有一般套箍混凝土的强度高
优点外，还具有重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击和施
工简便、技术经济效益好等许多独特的优点。
3．2 统一理论
统一理论的基本思想是将钢管和混凝土看作一
种材料，在大量试验的基础上，对所得到的数据进行
汇总分析，通过数学的方法找出各影响因素与承载
力问的相互关系。我国目前制定的《战时军港抢修
早强型组合结构技术规程》(GJB 4142—2000)和福
建省工程建设标准《钢管混凝土结构技术规程》
(DBJ 13—51)等采用的就是这种方法。这种方法
与其他方法相比，最突出的一个优点是计算结果更
接近实际情况。试验回归拟合的公式是建立在数值
分析计算和试验的基础上，数值计算精确，试验结果
真实可靠。
通过对数值计算结果分析，钢管混凝土轴心受