再生混凝土柱受壓性能的有限元模擬分析

1、2011年第11期11月混凝土與水泥制品CHINAC0NCRETECEMENTPRODUCTS2011No11November再生混凝土柱受壓性能的有限元模擬分析王樂(lè)天，劉煦，劉超，郭帥。(1內(nèi)蒙古伊泰置業(yè)有限責(zé)任公司，鄂爾多斯017000；2西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院；3鄂爾多斯東勝城市建設(shè)開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限責(zé)任公司)摘要：通過(guò)ANSYS軟件模擬了單調(diào)加載作用下不同再生骨料取代率再生混凝土柱的受壓性能，得出了荷載一側(cè)向位移關(guān)系曲線和荷

2、載一混凝土應(yīng)變關(guān)系曲線，并與相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明：有限元分析得到的破壞形態(tài)、混凝土應(yīng)變及側(cè)向位移與試驗(yàn)結(jié)果十分接近，驗(yàn)證了ANSYS分析再生混凝土受力性能的有效性。關(guān)鍵詞：再生混凝土；柱；受壓性能；有限元分析；承載力Abstract：Theload—straincurvesofconcreteandtheload—displacementcu~e$arecarriedoutbyANSYSsoftwaresimulati

3、ngtheloadingcapacityofrecycledaggregateconcretecolumnswithdiferentpercentagereplacementofrecycledcoarseaggregateundermonotonicloadingandtheanalysisresuhsarecomparedwiththeexperimentalresultseresultsshowthatthefailuremode

4、，theconcretestrainandthelateraldisplacementobtainedbyfiniteelementanalysisareclosetotheexperimentalresults，whichcanverifythevalidityofANSYSsoftwaretoanalyzetheloadingcapacityofrecycledaggregateconcreteKeywor~：Recycledagg

5、regateconcrete；Columns；Compressionperformance；Finiteelementanalysis；Loadingcapacity中圖分類號(hào)：TU525文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—4637(2011)11—44—040前言目前，有限單元法分析在實(shí)際應(yīng)用中13益廣泛，已成為除試驗(yàn)研究之外的又一重要研究手段，也在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中得到了大量的應(yīng)用。通過(guò)采取合理的計(jì)算模型及材料參數(shù)，有限元的分析計(jì)算結(jié)果

6、與試驗(yàn)結(jié)果可以有較高的吻合度。1再生混凝土柱建模的材料參數(shù)混凝土模型采用8節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元SOLID65模擬混凝土。再生混凝土的彈性模量Ec取實(shí)測(cè)值，該值根據(jù)取代率的不同而各不相同，混凝土開(kāi)裂后張開(kāi)裂縫的剪力傳遞系數(shù)Bt取05，閉合裂縫的剪力傳遞系數(shù)pe取095t”。縱筋選用LINK8單元來(lái)模擬，即選用分離式模型，并認(rèn)為二者粘結(jié)很好，不插入聯(lián)結(jié)單元[2]。試驗(yàn)柱均為短柱，柱參數(shù)列于表1，混表1再生混凝土受壓柱參數(shù)凝土材料的有關(guān)特性參見(jiàn)表

7、2。2網(wǎng)格的劃分將普通混凝土柱及再生混凝土柱按照“從上到下”的方法建立有限元模型。由于混凝土構(gòu)件本身基金項(xiàng)目：國(guó)家科技部科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAK48B05)；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2009JZ012)。一44一表2混凝土材料參數(shù)2011年第11期混凝土與水泥制品總第187期(a)Z一60—0(b)Z6050圖6小偏壓柱荷載一混凝土應(yīng)變關(guān)系曲線載初期，取代率為50％的柱的線性階段最為明顯。在加載后期，取代率為100％

8、的柱混凝土應(yīng)變塑性變形發(fā)展最為明顯。圖7給出了普通混凝土和再生骨料取代率為50％、100％大偏心受壓柱的荷載一受壓側(cè)昆凝土應(yīng)變關(guān)系曲線。在圖7(a)中，對(duì)于普通混凝土大偏壓柱，有限元數(shù)據(jù)沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的彈性階段和塑性階段。圖7(c)中，對(duì)于有限元分析的再生混凝土大偏壓柱，加載初期表現(xiàn)出明顯的彈性狀態(tài)，到了加載后期，其塑性變形也較大。4_3構(gòu)件位移Zc芝柩娃100o8【x】z6oo霎4oo2o0OZ鏞糖0o080060o4002000——

9、46—Ol00020o030o04000應(yīng)變／Ixe(a)Z一150—00l0o02Ooo3O004000應(yīng)變，8(b)Z一1505001ooO20o030o040OH0應(yīng)變／Ixe(c)Z一150—100圖7大偏壓柱荷載一混凝土應(yīng)變關(guān)系曲線01000200030004000應(yīng)變／￡(c)Z一60—100圖8給出了普通混凝土和再生骨料取代率為50％、100％軸心受壓柱的荷載一軸向位移關(guān)系曲線。將這三幅圖中的有限元數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可知，普通混

10、凝土柱軸向位移最大，取代率為100％的次之，取代率為50％的最小。而取代率為50％的在加載后期所表現(xiàn)出的非線性階段最為明顯。4000730002000握1O00O400030H0O7秘2000挺1000O4o0Oz30002000挺100o0012位移／mm(a)Z一0—00位移／mm(b)Z一0—50===：：：：：鲞學(xué)：：譬：：：：；一一一一1一：_1二：=根：：一。一位移／ram(c)Z一0—100圖8軸壓構(gòu)件的荷載一軸向位移關(guān)系