方鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱非線性有限元分析.pdf

1、鋼管高強(qiáng)混凝土,除了具備普通鋼管混凝土的優(yōu)點(diǎn)外,還可進(jìn)一步節(jié)約混凝土并減輕結(jié)構(gòu)自重,從而取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益,因此鋼管高強(qiáng)混凝土在實(shí)際工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。然而,目前對(duì)方鋼管高強(qiáng)混凝土短柱的研究偏重于試驗(yàn)研究,因此,有必要對(duì)方鋼管高強(qiáng)混凝土柱進(jìn)行有限元分析,對(duì)其在軸壓作用下的受力性能進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。
　　 本文在以往有關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,利用有限元分析軟件(ABAQUS)建立方鋼管高強(qiáng)混凝土短柱模型,

2、采用有限元分析法對(duì)方鋼管高強(qiáng)混凝土短柱在軸向受壓狀態(tài)下的破壞模式進(jìn)行了研究,并著重討論試驗(yàn)中難以測(cè)定的鋼管和核心高強(qiáng)混凝土的縱向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,為其在工程中的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)。具體進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作:
　　 (1)利用ABAQUS有限元軟件建立方鋼管高強(qiáng)混凝土短柱模型,選擇適合的鋼管和核心高強(qiáng)混凝土本構(gòu)關(guān)系模型。其核心高強(qiáng)混凝土采用ABAQUS提供的塑性損傷模型,使用修正的Drucker—Prager屈服準(zhǔn)則和非相關(guān)流

3、動(dòng)法則來描述混凝土在低圍壓下的脆性損傷及高圍壓下的塑性流動(dòng)兩種主要變形機(jī)制；鋼管采用ABAQUS提供的等向彈塑性模型,使用Von Mises屈服準(zhǔn)則和相關(guān)流動(dòng)法則來描述其塑性變形；在模型中,考慮到鋼管與核心混凝土之間的粘結(jié)滑移作用,鋼管與核心混凝土界面法線方向的接觸采用硬接觸,即垂直于接觸面的壓力可以完全地在界面間傳遞；鋼管與混凝土界面切向模型,使用庫侖摩擦模型,即界面可以傳遞剪應(yīng)力,直到剪應(yīng)力達(dá)到臨界值后界面之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)；此外,采

4、用對(duì)試件施加初始缺陷的方法來考慮鋼管局部屈曲的’影響,有限元計(jì)算時(shí),假定鋼管的初始幾何缺陷呈半波分布。
　　 (2)采用有限元法對(duì)方鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱的受力性能進(jìn)行分析研究。分析了方鋼管高強(qiáng)混凝土短柱軸向受壓的破壞模態(tài),較為深入的揭示了方鋼管高強(qiáng)混凝土短柱在軸向受壓狀態(tài)下的受力性能。并著重討論試驗(yàn)中難以測(cè)定的在鋼管約束作用下的核心高強(qiáng)混凝土縱向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線和在核心高強(qiáng)混凝土支撐作用下方鋼管的縱向應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。