钢管混凝土力学性能及工程应用研究.docx
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钢管混凝土力学性能及工程应用研究
目录
1.钢管混凝土的特点2
2.钢管混凝土国内外研究现状及成果2
2.1国外研究历史2
2.2国内研究历史3
2.3我国钢管混凝土的研究现状3
2.3.2节点性能4
2.3.3耐火性能的研究4
2.3.4钢管混凝土结构体系抗震性能的研究4
2.3.5矩形钢管混凝土结构的研究4
2.4国内外现有的钢管混凝土设计规范5
2.4.1欧洲规范EC4（1994年）5
2.4.2中国CECS28：
90设计施工规程6
3.钢管混凝土结构的优缺点7
3.1钢管混凝土结构的优点7
3.1.1承载力大大提高7
3.1.2具有良好的塑性和抗震性能8
3.1.3经济效果显著8
3.1.4施工相对简单，可大大缩短工期8
3.1.5在高层建筑中，与钢筋混凝土和钢结构相比钢管混凝土的优越性显得更为突出。
8
3.2钢管混凝土的缺点10
3.2.1使用范围有限10
3.2.2从结构构件的连接构造上讲，钢管混凝土结构也有许多缺点10
3.2.3从钢管构件的制作、安装要求讲也具有一定难度和繁琐性11
3.2.4从质量检查和施工方法上讲，这种结构构件形式也是存在弊端的12
4.钢管混凝土的发展方向12
4.1钢管混凝土的自应力分析与设计理论12
4.2钢管混凝土的脱空分析与解决方法13
5.钢管混凝土的工程应用个案分析14
5.1.结构设计15
5.2逆作法施工16
5.3高流态免振捣混凝土的开发和应用16
6.结束语17
钢管混凝土力学性能及工程应用研究
1.钢管混凝土的特点
混凝土的性能是抗压强度高、抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢具有抗弯能力强、良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。
钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。
同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。
钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中（如厂房和高层）。
具有承载力强、抗震性能高、施工方便，工期大大缩、有利于钢管的抗火和防火、耐腐蚀性能优于钢结构等特点。
2.钢管混凝土国内外研究现状及成果
2.1国外研究历史
钢管混凝土结构在桥梁工程中的应用已有100多年的历史，早在1879年，英国的铁路桥建设中就采用了钢管混凝土桥墩。
二十世纪三十年代末，前苏联开展了钢管混凝土基本力学性能的试验研究，A．A．Gvozdev教授深入地阐明了钢管套箍混凝土的工作机理，并成功地用极限平衡法推导出钢管混凝土轴压短柱极限承载能力的理论计算公式，为现代钢管混凝土结构的设计计算理论奠定了坚实的基础。
20世纪60年代前后，钢管混凝土结构技术在前苏联、西欧、北美和日本等工业发达国家受到重视，开展了大量的试验研究工作，并在个别的立交桥中加以应用。
20世纪80年代后期，由于泵送混凝土施工工艺的发展，解决了现场管内混凝土的灌注工艺问题，加之高强混凝土的迅速发展，钢管套箍混凝土克服了高强混凝土脆性的问题，从而使得钢管混凝土结构技术大大发展，更多的钢柱被钢管混凝土柱所替代。
目前，钢管混凝土结构的研究已经取得了丰硕的成果，很多国家制定了相应的设计和施工标准，如欧洲标准ECA（1996）、德国标准DIN18800（1997）、美国标准ACI319—89、SSLC（1979）和LRFD（1997）、日本标准AIJ（1980，1997）。
2.2国内研究历史
钢管混凝土结构技术在我国开发利用已有40多年的历史，我国于上世纪50年代末开始进行钢管混凝土组合结构的研究，主要集中在钢管中浇灌混凝土的内填充型钢管混凝土结构。
1963年在北京地铁车站首次应用了钢管混凝土柱，随后，在一些厂房的柱子中逐步得到推广应用。
上世纪80年代以来这种结构材料在多层和高层建筑中得到进一步应用。
自1990年在我国四川省建成了跨度110m的下承式钢管混凝土拱桥——旺港天桥以来，混凝土拱桥在我国得到了迅猛发展。
广州丫髻沙大桥为主跨360m的钢管混凝土带悬臂中承式刚架系杆．拱的跨径突破了300m大关；四川省巫山长江大桥为跨径400m的钢管混凝土拱桥。
这两座桥梁的修建，标志着我国钢管混凝土拱桥的研究与应用整体水平已经提升至一个新的高度。
钢管混凝土拱桥在我国迅速发展，并先后颁布了有关钢管混凝土结构的设计规程。
目前，在钢管混凝土组合结构力学性能和设计方法、施工技术、耐火性能等方面展开了比较系统的研究工作．取得了巨大成就．其构件性能、理论研究和实际应用在国际上处于领先。
2.3我国钢管混凝土的研究现状
2.3.1高强度材料
采用高强混凝土可以减轻结构自重、降低工程造价。
随着混凝土强度的提高，其延性下降，这阻碍了它在实际工程中的应用。
将高强混凝土灌入钢管中形成高强钢管混凝土，由于受到钢管的约束作用，混凝土处于三向受压状态，其延性将大为提高，而其构件的承载力也得到了相应的提高。
因此，高强钢管混凝土具有很大的发展潜力。
但高强度混凝土的配制较困难，目前，强度等级在C1O0以上的混凝土仍处于试验室阶段，高强钢管混凝土的力学性能与普通钢管混凝土有所不同，其设计不能套用普通钢管混凝土构件的设计公式。
而我国现行的钢管混凝土设计施工规范和规程只适用于普通钢管混凝土结构，因此必须加大高强钢管混凝土的研究力度，尽快制定出相应的设计施工规范和规程。
另外，钢管混凝土在收缩、徐变、温度等影响下的材料自身性质还需做系统全面的研究。
2.3.2节点性能
节点是结构设计中的关键部位，也是施工的难点。
对于钢管混凝土节点，其合理与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价。
钢管混凝土节点按材料分，现浇钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点，钢梁与钢管混凝土柱节点；按梁柱间的弯矩传递情况来分，有钢接节点、铰接节点和弹性连接节点。
目前，国内对于钢管混凝土节点静力性能的研究较多，而对于节点动力性能的研究报导还较少。
2.3.3耐火性能的研究
我国还没有制定针对钢管混凝土结构的防火规定。
对于已经建成的钢管混凝土结构，有的采用钢筋混凝土结构的要求外包混凝土，有的按照钢结构的要求涂防火材料，都没有统一规定和料学的依据。
近年来，国内学者就钢管混凝土的耐火性能问题进行了研究，钢管混凝土防火设计理论已被成功地应用于赛格广场大厦钢管混凝土柱的防火设计中，取得了良好的经济效益和建筑效果；还应尽快编制出适合我国国情的钢管混凝土结构防火规范。
2.3.4钢管混凝土结构体系抗震性能的研究
国内福州大学对钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱的5层框架结构抗震性能进行了对比试验研究，并从理论上分析比较了两种结构的动力性能，得出了钢管混凝土框架结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架结构的结论。
但目前对钢管混凝土结构抗震性能的研究，主要还是集中在基本构件方面，而对于钢管混凝土整体结构的抗震性能的研究还不多。
应充分开展这方面的研究，以提供合理的抗震设计参数，便于工程应用。
钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土的耐疲劳性能和抗震性能需做进一步研究。
2.3.5矩形钢管混凝土结构的研究
矩形钢管混凝土结构中，钢管对于其内部混凝土的约束作用相对较弱，但是它具有节点形式简单、便于施工等优点。
国外学者对矩形钢管混凝土结构已进行了大量的研究，制定了相应的设计规程，在工程应用上也取得了很大的进展。
我国的矩形钢管混凝土结构的设计施工规程尚在制定中。
（03年3月）
2.4国内外现有的钢管混凝土设计规范
（注：
由于近些年来钢管混凝土发展较快，下文中摘引的设计规范可能已经更新，以下为2000年之前的设计规范）
2.4.1欧洲规范EC4（1994年）
方管混凝土强度承载力：
式中：
——分别是钢管、混凝土和钢筋的截面面积；
——分别是钢管和钢筋的抗压强度标准值；
——混凝土圆柱体抗压强度标准值；
——分别是钢管、混凝土和钢筋的材料分项系数
圆钢管混凝土强度承载力：
式中：
系数
，这是考虑紧箍效应的系数；
t、d分别是钢管的厚度和直径
轴心受压构件稳定承载力：
式中
是考虑稳定的折减系数。
压弯构件：
式中：
系数μ由相关曲线中的关系确定，
承载力。
横向剪力计算：
式中：
——钢材受剪截面面积
f——钢材抗拉强度设计值
当V≥0.5Vpl时，应考虑对抗弯承载力的影响。
为防止钢管局部屈曲：
圆管
钢管
2.4.2中国CECS28：
90设计施工规程
受压构件承载力
套箍系数:
轴向刚度
式中：
——分别是钢材和混凝土的弹性模量
——分别是钢管和混凝土的截面惯性矩
根据以上介绍及德国、美国、日本、澳大利亚等其他几个国家的设计规范，可以归纳为以下几点：
（1）都采用叠加法，钢管承载力加上混凝土承载力就是构建承载力；
（2）除了日本和德国外，大都考虑了钢管对混凝土的紧箍效应，但紧箍效应确定的根据不清楚，可能是实验结果。
我国规定的轴压构件强度承载力，是根据L/D=4试件的N-ε试验曲线具有极值点，架设钢材为理想弹塑性体求极值导得的，而极值点的应变都在10%以上，钢管已经进入强化阶段，理想弹塑性体假设以不适用；
（3）刚度也都采用叠加法，未考虑紧箍效应的影响；
（4）只提供了轴压构件和压弯构件设计方法，只有EC4提供了抗剪强度的计算。
3.钢管混凝土结构的优缺点
3.1钢管混凝土结构的优点
3.1.1承载力大大提高
经有关专家实验和理论分析证明钢管混凝土受压构件强度承载力可以达到钢管和混凝土单独承载力之和的1．7～2．0倍。
3.1.2具有良好的塑性和抗震性能
据有关实验数据表明：
钢管混凝土轴向压缩到原长的2／3，构件表面已摺曲，但仍有一定的承载能力。
可见塑性之好。
在压弯剪循环荷载作用下，水平力与位移之间的滞回曲线十分饱满，吸能能力很好，基本无刚度退化抗震性能大大优越于钢筋混凝土结构。
3.1.3经济效果显著
据有关数据表明，和钢柱相比可节约钢材50％左右，造价大幅度降低。
和钢筋砼柱相比可节约混
凝土70％左右，减轻自重70％，节省模板100％，而用钢量相等或略多。
这一点在已建成的诸多建筑中得到了充分证明，前苏联的Heerb河铁路桥与钢拱桥相比节约钢材52％，降低造价2o％。
大连造船厂船体装配车间采用钢管混凝柱与常规设计钢柱相比，节省钢材56％。
美国双联广场大厦比通常的钢
框架结构节省钢材50％，总造价降低30％。
3.1.4施工相对简单，可大大缩短工期
美国太平洋第一中心大厦建设速度达到了每周四层，速度之快是其它结构无法相比的。
该种结构形式和钢结构相比零件少，焊缝短，可以采用构造简单的插入式柱脚，免去了复杂的柱脚构造。
和钢筋混凝土柱相比，由于钢管本身就是耐侧压的模板，因此在浇灌混凝土时可以免去支模、拆模等工和料。
钢管还是“钢筋”，它兼有混凝土柱中纵向受拉、受压钢筋和横向箍筋之作用。
从施工过程讲制作钢管远比制作钢筋骨架省工得多，而且便于浇灌。
钢管本身就是劲性结构构件。
在施工阶段可以起劲性钢骨架的作用，节省了许多支撑构件和脚手架，简化了施工安装工艺。
在北方严寒地区，还可以冬季安装空钢管组成的框架或构架。
开春后再浇灌混凝土．从而争取了时间，加快了建设速度。
3.1.5在高层建筑中，与钢筋混凝土和钢结构相比钢管混凝土的优越性显得更为突出。
3.1.5.1钢管混凝土柱的抗压和抗剪承载力高
经实验证明，抗压承载力为混凝土柱的一倍以上，同时抗剪承载力也比钢筋混凝土柱高许多。
和钢柱相比，抗压承载力虽略低，但却无局部失稳问题。
而且钢管混凝土的塑性性能好，防止了管内混凝土的脆性破坏。
在高层建筑中可以做到不限制轴压比。
这是钢筋混凝土结构无法做到的。
在截面上可以比混凝土结构构件减小50％以上。
深圳赛格广场大厦的受力最大柱．受轴向力N=90000KN，采用钢管砼柱为~1600×28，如采用钢筋混凝土柱要做到2400×2200ram，减少了63％的截面。
3.1.5.2截面减小扩大了使用空间
由于钢管混凝土柱的承载力高，不但柱子截面小，而且还可以采用大柱网，大空问的框架结构体系。
经有关专家测算在高层建筑中采用钢管混凝土柱比采用钢筋混凝土结构增加使用面积3％～6％，以深圳赛格广场大厦为例，总建筑面积l6万平方米，按5％计算就可以增加使用面积8000平方米，相当于多建出一个中型写字楼。
3.1.5.3截面减小对结构抗震有利
和钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重大幅度减小，地震作用引起的地震反应也将减小。
具有关资料分析，高层建筑中采用钢管混凝土柱和钢梁等结构体系比采用钢筋混凝土结构自重可以减少1／3～1／2，地震作用可以减小一半，相当于设防烈度下降一度。
做为搞结构的入都明白这将意味着结构构件截面的再进一步减小。
3.1.5.4柱子截面减小，降低了地基基础的造价
采用钢筋混凝土的高层建筑，其自重一般为1．15t／m一2t／m（不包括基础）而采用钢管混凝土柱钢梁结构时，一般白重都小于1t／m，在国外，有低达0．15t／m～0．16t／m的例子。
显然，和采用钢筋混凝土结构相比，采用钢管混凝土柱可以减小地基上单位面积荷载25％以上，自然，基础尺寸也相应减少，降低了基础工程造价。
3.1.5.5钢管混凝土柱的钢管较薄，简化了施工
在高层建筑和超高层建筑中采用钢管混凝土柱时，钢管厚度一般不超过40ram．而采用钢结构时，需要的钢板厚度可达80—100ram甚至更大。
这样的厚板，目前国内的产品质量保证率很低，大部分需要国外进口。
同时对厚板制作和对接焊接质量要求也很高，特别是现场进行柱段对接焊接相当困难．有时可能成为阻碍现场施工进度的一个复杂工序。
3.1.5.6钢管混凝土柱的耐火性能好
由于钢管内灌有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时问。
经实验统计数据表明：
达到一级耐火三小时要求和钢柱相比可节约防火涂料1／2～2／3甚至更多，随着钢管直径增大，节约涂料也越多。
3.1.5.7充分发挥高强混凝土的作用
近几看来，c60混凝土的应用已较为普遍，C70和C80甚至更高标号的混凝土也已能生产投入使用。
据有关专家介绍为了防止高强混凝土构件（指c60以上的混凝土）的脆性破坏，箍筋率高达20％以上，这样大的箍筋率将造成截面箍筋密布，构造十分复杂，增加了施工的难度。
用钢管混凝土，不但构造简捷，施工方便且能达到防止高强混凝土脆性破坏的目的；能够真正发挥高强混凝土的作用，同时并不多费钢材。
3.2钢管混凝土的缺点
3.2.1使用范围有限
从现已建成的众多建筑来看，钢管混凝土的使用范围还仅限于柱、桥墩、拱架等。
目前还很少有使用钢管混凝土梁的先例。
这是因为梁一般都做成矩形。
而矩形的钢管混凝土受力比较复杂而且构造要求繁琐，经济效益不佳。
3.2.2从结构构件的连接构造上讲，钢管混凝土结构也有许多缺点
（1）当钢管混凝土柱与混凝土梁连接时，就必须借助于柱上的牛腿和加强板。
如果与柱连接的梁较多且不在同一标高时，就会有许多的牛腿和加强板。
如果采用明牛腿可能在美观上会受到影响。
如果用暗牛腿，又会或多或少地给浇灌混凝土带来不便，影响施工进度。
（2）当钢管混凝土柱与无梁盖连接时，尤其是采用升板法施工时，板与柱的连接构造是相当复杂的，会直接影响到施工的进度。
（3）为了能够充分发挥钢管混凝土的承载力，钢管混凝土的连接应尽可能地将连接力可靠地传递到核心混凝土上。
常采用柱顶盖板、柱脚底板和层问隔板、穿心板等来实现。
当然前提条件必须是应保证管内混凝土的密实，做到这一点也是不易的。
横隔板和上、下柱的连接是比较繁琐的，尤其是对于小直径管，特别不便于施工。
穿心板的制作也很麻烦，而且还会妨碍管内混凝土的浇注和振捣一般仅在大直径钢管混凝土中使用。
3.2.3从钢管构件的制作、安装要求讲也具有一定难度和繁琐性
（1）钢管混凝土柱用的钢管，焊接、制作要求较高；一般应优先采用螺旋焊管，无螺旋焊接管时，也可以用滚床自行卷制钢管，但卷管的方向应与钢板压延方向垂直且对管的内径有一定的要求。
焊接时除一般钢结构的制作要求外要严格保证管的平、直不得有翘曲，表面锈蚀和冲击痕迹。
特别是它对钢
管内壁的除锈要求，可能会增加钢管的制作周期。
显然在制作难度上也较普通钢结构高。
（2）在构件制作过程中，钢管的对接是一个难点。
结构要求焊后的管肢要平直，这就需要在焊接时采取相应的措施和特别注意焊接的顺序以及考虑到焊接变形的影响。
管肢对接焊接前，对于小直径钢管应采用点焊定位，对于大直径钢管应另用附加钢筋焊于钢管外壁作临时固定联焊。
在钢管对接焊过程中，如发现点焊定位处的焊缝出现微裂缝，则该微裂缝部位必须全部铲除重焊。
为了确保联接处的焊缝质量，在现场拼按时，在管内接缝处必须设置附加衬管。
对于格构式柱要求柱的肢管和各种腹杆的组装连接尺寸和角度必须准确。
特别是腹杆与肢管联接处的问凉应采用自动切管机按照相接面管的直径和角度切割成空间相交曲线的管端。
如无自动切割机时应按板金展开图进行放样切割。
在高层建筑中常常采用变径的钢管，变径管的对接就又是一个施工难点，变径处节点构造较为复杂，无疑会影响到施工的进度。
3.2.4从质量检查和施工方法上讲，这种结构构件形式也是存在弊端的
（1）钢管混凝土柱管内混凝土的浇注属于隐蔽工程，混凝土的浇灌质量是无法直观检查的。
当采用人工浇灌并振捣时，只能依靠操作人员的责任心和严密的施工组织管理来保证施工质量。
如果超声脉冲检测发现有不密实部位，就得将钢管钻孔压浆补强，然后再将钻孔补焊封固。
所以无论从质量检测还是完善施工质量都是较为费工的。
（2）从混凝土浇灌方面讲。
如果采用泵送顶升法，施工就必须有与之配套的泵及输送设备，而且对粗骨料的粒径、水灰比、坍落度要求比较严格。
采用高位抛落法施工，混凝土的配合比要求亦很严格。
必须先进行配合比实验来确定水灰比，然后才可以正式浇注。
因此，无论采用哪种方式施工，都必须有严密的施工组织管理。
这或许会比普通钢筋砼结构施工更需要管理。
综合钢管混凝土的优缺点比较，我们不难发现尽管钢管混凝土结构在许多方面还存在着这样那样的弊端和问题，但是它的优点大大多于缺点，确实是其它结构形式所不及的。
随着料技水平的不断提高及新材料的出现，我相信钢管混凝土的弊端会被进一步改善，优点充分体现出来，成为一种更完善的结构形式。
4.钢管混凝土的发展方向
4.1钢管混凝土的自应力分析与设计理论
在核心混凝土中加入适量膨胀剂是解决钢管混凝土由于混凝土的收缩而产生界面脱空现象的有效措施。
自应力混凝土是膨胀混凝土的一种，是通过混凝土中的膨胀组分发生水化作用实现体积膨胀从而产生自应力的混凝土，水化过程中其膨胀组分产生的膨胀变形不但可以补偿混凝土收缩变形，而且产生的自应力使核心混凝土在钢管壁的约束下密实度提高，物理力学性能将得到明显改善。
初始自应力还可以解决徐变产生的长期承载力劣化问题
国内外学者在这些方面做了一定的研究。
如SharrmimA．sheikh[311等人在混凝土中掺入膨胀剂应用于混凝土灌注桩，混凝土膨胀过程中受到土的侧压力形成三向受压状态，结果表明处于三向受压状态的混凝土柱极限承载力要高于普通混凝土柱；刘江宁研究了钢管和钢筋联合限制下三向受压自应力混凝土的膨胀性能，并从微细观角度阐述了三向受压状态对界面结构和孔结构的改善作用，结果表明：
三向约束最大限度地利用了自应力混凝土的膨胀性能，获得了较高的自应力值。
在钢管混凝土的自应力计算方面．也有不少的研究。
李悦用有限元方法对核心混凝土的膨胀和钢管混凝土的力学性能进行了模拟分析．通过应用结构分析有限元通用程序ALGORFEAS（SuperSAP91版），采用三维八节点块体单元，对钢管混凝土短柱膨胀和轴压试验进行模拟，并与结构试验结果进行比较分析。
结果表明：
有限元的理论计算值能够很好地评估试验结果；同时，通过有限元分析，得到了核心混凝土膨胀自应力值损失的大小：
此外，齐娃建立了钢管膨胀混凝土的计算模型，提出了非线性有限元分析钢管膨胀混凝土性能的方法，通过算例，验证了非线性有限元分析钢管膨胀混凝土力学性能的方法的正确性：
谷胜利选用钢材与核心混凝土在三向受力状态下的应力一应变关系。
根据平衡条件和变形协调条件，利用合成法建立了数值分析模型，模型较好地模拟了初始应力影响下钢管自应力混凝土短柱的破坏过程。
通过调研可以从已有钢管混凝土的自应力研究现状得知：
（1）自应力钢管混凝土可以产生不同水平的自应力，其力学性能较普通钢管混凝土有不同程度的改善。
承载能力也有不同程度的提高。
（2）通过添加合理的膨胀剂量、选择合理的尺寸，可以得到最佳初始自应力值和最佳结构性能。
（3）钢管混凝土结构计算模型可以用有限元法建立，也可以根据钢管和混凝土的本构关系组合计算。
能否找到一种更有效的方法来对钢管混凝土的自应力进行设计与计算，从而确定膨胀剂的掺量，有必要在此方面展开进一步研究。
4.2钢管混凝土的脱空分析与解决方法
将钢管混凝土应用于拱桥仍有许多问题值得研究，其中钢管与混凝土的脱空就是一个值得重视的问题。
童林等讨论了钢管混凝土拱脱空的原因，并对钢管混凝土受轴压作用、核心混凝土温度下降、外钢管温度上升等三种因素引起脱空的机理进行了详细分析。
在三种因素中，温度的升降变化（核心混凝土的温度下降及钢管外部的温度升高）较轴压荷载更容易引起钢管混凝土的脱空。
与工民建厂房内的钢管混凝土柱不同，钢管混凝土拱桥构件处在大气环境中．直接承受阳光、昼夜和季节温差的变化。
相关调查资料表明，外钢管表面温度高达80℃，内部核心混凝土50℃，一般情况下钢管混凝土构件受日照、混凝土水化热影响引起的局部温差可达20—30cI=．特殊环境下局部温差更大。
然而，钢管与核心混凝土两种材料有其各自的热膨胀系数。
前者大于后者，经历温差变化时。
外钢管与核心混凝土的热胀冷缩变形并非等值，温度降低时。
外钢管收缩大于核心混凝土收缩，对核心混凝土产生径向挤压，温度回升。
核心混凝土恢复变形明显滞后于外钢管，两种材料界面产生温度应力，随着钢管混凝土使用年限的增加，温度应力不断积累，当应力大于钢管与核心混凝土的粘结强度时，可能造成局部脱空。
如果钢管混凝土的脱空是由于钢管外部温度上升或核心混凝土温度下降幅度过大造成的，其脱空程度可达到O．4～0．72mm，套箍作用无法发挥。
此时钢管和混凝土类似两个平行杆件各自单独承受应力[371。
可见．温度有可能导致大直径钢管中外钢管和核心混凝土脱空（即钢管与核心混凝土分离），特别是在拱顶部位．这种情况将使整个钢管混凝土拱受力模式产生重大变化。
目前相关方面的资祝雯：
钢管混凝土结构的研究现状及发展趋势料甚少，现有的资料中只是通过理论计算分析了温度变化对脱空的影响。
但随着时间的推移，“脱空”问题已经大量出现在实际工程中，尤其是早期建造的钢管混凝土拱桥，脱空现象更为严重，成为钢管混凝土拱桥潜在的安全隐患。
对脱空机理和解决办法深入研究，具有一定的理论和实际意义。
5.钢管混凝土的工程应用个案分析
最早钢管混凝土结构是应用在铁路桥的建造中的钢管桥墩，在钢管中灌了混凝土以防止内部锈蚀并承受压力。
在20世纪6O年代以前，由于钢管内浇注混凝土的施工工艺尚未得到很好的解决，现场的施工操作显得繁琐，钢管混凝土结构在施工性能方面的优势没有得到应有的发挥。
到80年代后期，由于泵送混凝土工艺的发展，解决了现场钢管内部浇灌混凝土的工艺问题，加上现代高强混凝土需要用钢管约束来克服其脆性。
因此，钢管混凝土结构在高层建筑中得到了广泛应用，被认为是高层建造技术的一次重大突破。
我国钢管混凝土结构技术的开发和应用已有近40年的历史。
1966年钢管混凝土结构应用于北京地铁车站工程，7O年代又在单层工业厂房、重型构架中得到了成功的应用。
近l0年来，随着国家经济的迅猛发展，钢管混凝土结构在我国的高层建筑工程、地铁车站
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