山西建筑职业技术学院 山西 太原 030006
摘要：钢管混凝土组合结构在我国已有较大的发展，随着钢管混凝土组合结构的广泛应用，外钢管锈蚀的问题也越来越受到重视，利用不锈钢代替普通碳素钢外钢管，与混凝土组成的新型组合结构（不锈钢管再生混凝土结构），充分利用了不锈钢塑性高、耐腐蚀性强等优点，为钢管混凝土组合结构的发展提供了新的方向。
关键词：组合结构、不锈钢外钢管、钢管锈蚀
1.不锈钢钢管混凝土柱的特点
不锈钢管－再生混凝土柱（Recycled Aggregate Concrete Filled Stainless Steel Tube Structure,简称RACFSST），是一种新型的钢管混凝土组合结构（图1），利用不锈钢代替普通钢管，可以减少不锈钢的用量，降低钢材锈蚀对工程的影响，同时内填再生混凝土可以有效避免纯不锈钢结构的局部屈曲，使得不锈钢材料的高强度和延性性能充分发挥。
图1 不锈钢管再生混凝土构件截面示意图
2.不锈钢钢管混凝土柱研究现状
目前不锈钢管混凝土组合结构已有一定研究进展：在粘结方面：Yu Chen[1]对32根直径为76mm的圆不锈钢钢管混凝土构件进行重复推出试验，研究了高径比、径厚比和混凝土强度对试验的影响，研究发现：粘结强度的抗剪承载力70%由界面摩擦力承担，其余30%由化学剂粘合力和机械联锁力承担；在撞击方面：M.R. Bambach[2]对圆钢管混凝土柱、空心钢管柱、不锈钢钢管柱的抗撞击性能进行了研究；Mohammad Yousuf[3]研究了空心不锈钢管和混凝土填充的不锈钢管的抗撞击性能；王蕊课题组[4]对不锈钢圆管-混凝土-钢管的组合构件进行了侧向撞击试验研究，研究了空心率对中空夹层不锈钢管混凝土的抗撞击性能的影响；研究结果表明：混凝土填充可以大大提高空不锈钢管的耐撞性，不锈钢钢管混凝土的耐撞性能优于普通碳素钢结构。在抗震性能方面：Feng Zhou[5]对24根外方内圆的不锈钢中空夹层钢管混凝土构件在恒定轴压下施加往复荷载进行试验研究，考虑了轴压荷载、外不锈钢管厚度、空心率与混凝土强度对试验的影响。研究结果表明：不锈钢管混凝土柱具有良好的耗能和延性；在受弯方面：Ran Feng, Yu Chen[6]对36个试件进行了弯曲试验研究，包括9根不锈钢钢管混凝土柱和27根CFRP加固的不锈钢钢管混凝土柱；Yu Chen[7]对24根方形和矩形不锈钢钢管混凝土的抗弯性能进行了研究，研究了构件的极限强度，破坏模式，抗弯刚度，延性、弯矩-跨中挠度曲线、整体挠度曲线和应变分布等方面；在受压方面：Young Ben和Ellobody Ehab[8]最早进行了19个冷弯高强不锈钢管混凝土的轴压短柱试验研究。研究结果表明：不锈钢管（再生）混凝土轴压构件与普通钢管混凝土的破坏模态类似，但不锈钢管混凝土具有更好的延性，但再生混凝土在长期荷载下的徐变和收缩问题还没有充分考虑，需进一步研究。
3.不锈钢钢管混凝土柱研究及展望
与普通碳素钢相比，不锈钢具有更好的耐腐蚀性与耐久性，后期维护方便等优势，应用在钢管混凝土结构中，代替普通碳素钢钢管，不仅可以降低维护费用，增加建筑物美观度，使得建筑物更加安全美观，尤其对于沿海地带，这种结构具有更优异的表现，值得大面积推广，但其研究仍有不足：
1.不锈钢钢管混凝土柱主要应用于高腐蚀环境下的场地，应对不同腐蚀条件下，结构的耐久性应进行深入研究。
2.不锈钢钢管混凝土柱与普通钢梁或者不锈钢钢梁的连接问题需进一步研究，研究不锈钢-不锈钢、不锈钢-普通钢材之间的可焊性。
3.应出版相应的技术规程为新型组合结构的应用提供依据。
参考文献
[1]Yu Chen, Ran Feng,Bond-slip behaviour of concrete-filled stainless steel circular hollow section tubes,Journal of Constructional Steel Research,Volume 130,2017.
[2]M.R. Bambach,Validation of a general design procedure for the transverse impact capacity of steel columns,Journal of Constructional Steel Research,Volume 150,2018.
[3]Mohammad Yousuf, Brian Uy, Zhong Tao, Alex Remennikov, J.Y. Richard Liew,Transverse impact resistance of hollow and concrete filled stainless steel columns,Journal of Constructional Steel Research,Volume 82,2013.
[4]王丙斌,王蕊.空心率对中空夹层钢管混凝土组合柱耐撞性能影响[J].爆炸与冲击,2018.
[5]Feng Zhou, Wenchao Xu,Cyclic loading tests on concrete-filled double-skin (SHS outer and CHS inner) stainless steel tubular beam-columns,Engineering Structures,Volume 127,2016.
[6]Ran Feng, Yu Chen, Jiangang Wei, Jinyan Huang, Junfei Huang, Kang He,Experimental and numerical investigations on flexural behaviour of CFRP reinforced concrete-filled stainless steel CHS tubes,Engineering Structures,Volume 156,2018.
[7]Yu Chen, Ran Feng, Yongbo Shao, Xiaotian Zhang,Bond-slip behaviour of concrete-filled stainless steel circular hollow section tubes,Journal of Constructional Steel Research,Volume 130,2017.
[8]Ellobody E, Young B. Design and behaviour of concrete~filled cold~formed stainless steel tube columns [J]. Engineering Structures, 2006.
论文作者:李显辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/14
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