【摘要】近年来，钢管混凝土连续刚构桥在我国得到了应用。但是，钢管混凝土连续刚构桥的应用尚未成熟，在理论上和工程技术上仍不够完善，在运营过程中存在一定的病害。本文在总结此桥型发展过程的基础上，研究探讨了其典型病害及成因。
【关键词】钢管混凝土连续刚构桥 发展状况 病害 成因
引 言
钢管混凝土连续刚构桥即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，它是将钢管结构和钢筋混凝土的优点结合在一起而发展起来的新型结构。由于钢管混凝土结构能够更有效的发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈服以及混凝土容易发生脆性破坏的缺点。从上世纪八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土建工程中应用发展很快，然而在运营过程中其独特的力学特征所带来的种种隐患和病害也相继出现。
1、钢管混凝土连续刚构桥的发展
在我国学者对钢管混凝土的研究工作当中，主要集中体现在将圆形式截面钢管填充混凝土形式的构件上，即在圆形式的钢管内填充一定的素混凝土。在对钢管混凝上的最早的研究工作中，最初对其分析的是中国科学院哈尔滨土建研究所，也就是我们现在国家地震局的工程力学研究所，这就是最早开展研究工作的科研单位。1968年以后，我们国内多家研究单位也先后对钢管混凝土结构形式的不同构件开展了较为广泛而且全面的研究，其他们所研究工作的主要内容包括对钢管混凝土结构的基本力学的工作性能、力学设计理论及研究方法、结构当中的节点构造不同处理和不同的施工技术分类等，并且取得了可喜的成果。总的来说，我国对钢管混凝土结构的科学研究，或者是设计施工，都取得了很大的进展，并且在实际工程中得到了应用，表现出了良好的经济效益和社会效益。诚然，钢管混凝土桁架在梁式桥中的应用只是初阶，理论上和工程技术上的仍不够完善，如钢管混凝土的承载能力计算，接点部位的处理等。因此，钢管混凝土桁架梁式桥并未在国内进行大量的兴建。
2、钢管混凝土连续刚构桥的力学特征
钢管混凝土连续刚构桥以空间桁架组合结构取代传统的由实体顶、底板及腹板构成的闭合箱型结构[5]，而在材料上采用轻质高强的钢管混凝土作为空间桁架的杆件，这是减轻箱梁结构的恒载，同时保证具有足够的抗弯及抗扭刚度，以满足宽桥重载的受力要求的有效途径。空间桁架组合结构的先期结构为钢结构，即上弦的纵向构成正交网格，腹杆、下弦杆及下平联杆件均为空心钢管，腹杆为空间斜杆，其上下端分别与上弦正交网格节点上的钢板或钢管及下弦钢管直接顶接对焊。待先期结构组装、平移及合拢后，在其上上弦浇筑钢筋混凝土桥面板，与原槽钢结合成整体，再向先期结构中的受压杆件灌填混凝土形成钢管混凝土压杆，以利用其优越的抗压性能。钢管混凝土桁架的自重轻于混凝土箱梁，且钢管混凝土的施工技术不但可以解决了普通钢筋混凝土中所面临的“胖柱”问题，还能增大桥梁结构的跨越能力。
3、钢管混凝土连续刚构桥的病害及成因分析
3.1交界墩端横梁产生混凝土破损
通过对某大桥的定期检查，检测人员发现了交界墩端横梁产生了混凝土破损这一病害。钢管混凝土结构中的混凝土抗压的能力是毋庸置疑的，但是混凝土的抗拉强度却通常很低，当混凝土结构承受疲劳荷载时，其破坏强大将更低。端横梁所处的位置通常在引桥与主桥交接的地方，此处设有伸缩缝，在汽车等移动荷载荷载用下，必将产生一定的冲击荷载，而且冲击荷载随车速的增大而增大，不同车辆连续经过端横梁处时，产生的冲击力忽大忽小，相当于端横梁常期都处于交变荷载的作用，这对端横梁的使用寿命将产生很大的影响。
3.2钢管混凝土脱空
（1）施工方法的影响
钢管混凝土的施工方法也可能使结构产生脱空现象。钢管内混凝土常用的浇筑方法有3种：立式手工浇捣法、立式高位抛落无振捣法和泵送顶升浇灌法。不论采用哪种方法，因为有管的外包，混凝土浇筑时很难进行有效地振捣，难免产生脱空。
（2）混凝土收缩的影响
混凝土收缩也容易造成钢管混凝土的脱空。混凝土收缩是指由于混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起混凝土体积的缩小。在钢管混凝土中，核心混凝土由于受到外钢管的套箍作用并且同处于一个封闭的环境体系中，水泥的水话、硬化过程中完全没有外界水的供应，造成内部产生较大的收缩，从而产生脱空。
（3）温度的影响
钢管混凝土连续刚构桥的构件处在大气中，直接承受阳光作用。在夏天钢管表面温度高达80℃，内部核心混凝土50℃。钢管混凝土连续刚构桥经过5-10年，核心混凝土温降20℃。这两种情况共同作用，相当发生约70℃温差，在大直径钢管中导致钢管和核心混凝土脱空，即钢管与核心混凝土分离。这种情况将使整个钢管混凝土桁架的受力模式产生重大变化。钢管混凝土受轴压、核心混凝土温度下降、外钢管温度上升等3种因素都将引起脱空。
3.3钢管涂层损坏和剥落，钢管本身锈蚀
钢管混凝土连续刚构桥由自然以前的腐蚀主要是大气腐蚀，大气腐蚀的快慢及主要控制因素在很大程度上取决于大气的湿度和其组成成分。大气湿度较小时，钢材表面无水膜，表面不生锈，腐蚀速度慢，属化学腐蚀，危害较小；当大气的相对湿度大于60%时，钢材表面就会形成一层肉眼看不见的水膜，产生电化学腐蚀，使表面生锈，其腐蚀速度快。
结 语
本文对钢管混凝土连续刚构桥的发展进行了阐述，通过对现有钢管混凝土连续刚构桥的实地调查以及对相关文献资料的研究，对该种桥型出现的典型病害进行了总结和成因分析，旨在为同类桥梁的设计、施工及检测提供具有现实价值的参考，为钢管混凝土结构的进一步发展应用提供条件。
参考文献
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