带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析

《带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、铁道建筑52RailwayEngineering文章编号：1003．1995(2013)05—0052—03带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析卜永红，王毅红(长安大学建筑工程学院，陕西西安710061)摘要：基于带有芯钢管的钢管混凝土节点承载力试验研究结果，运用有限元软件ANSYS建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型，进行节点竖向承载力数值分析，与试验结果进行了对比，并对影响钢管混凝土节点核心区承栽能力的因素进行了分析。研究结果表明：有限元模型计算所得极限承栽力与试验实测结果吻合较好；混凝土强度、芯钢管强度、外围纵筋和箍筋

2、的强度均对节点核心区的竖向承载力影响较大。关键词：钢管混凝土节点极限承载力有限元分析中图分类号：TU375．3文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2013．05．16文献[1．4]提出一种新型钢管混凝土柱一钢筋混管混凝土柱，以露出节点区竖向短钢筋而未露出芯钢凝土梁节点。该种节点在节点区全部或局部中断外钢管为截断标准。试件JD．2A尺寸及配筋见图1，其它管，使钢筋混凝土梁中的钢筋在节点内直通，在节点区试件节点构造相似，试件特征参数及材料强度见表1。设置芯钢管、环箍和竖向短钢筋加强节点。试验结果对截取的带芯钢管的钢管

3、混凝土节点核心区施加竖向表明：粱、柱破坏先于节点破坏，试件满足“强节荷载。具体试验设计、试验现象、试验结果分析等见文点、弱构件”的抗震设计原则。文献[5]利用4个带芯献[5]。’钢管的钢管混凝土残节点试件，再次进行试验，研究节@89x255x4：12点的破坏过程、破坏形态和受力性能。本文在已有试妒。芯钢管l~3．s@5o—1基墨验研究的基础上，采用ANSYS有限元软件，对影响钢管混凝土节点核心区承载能力的因素进行数值分析，8@30为此类节点的工程设计提供参考。1试验概况文献[1．4]中4个带芯钢管的钢管混凝土节点试件在第一次梁端加载试验中，与节点相

4、连的梁、柱均已破坏，但节点核心区基本完好。文献[5]截去上下钢图1JD一2A尺寸及配筋(单位：mm)表1试件特征参数及材料强度注-'L为屈服强度，fu为极限强度。2参数选取及模型建立收稿日期：2012．1126；修回15t期：2013一O1—08基金项目：陕西省自然科学基金项目(2006E208)2．1本构关系选用作者简介：I-永红(1975一)，男，陕西白水人，工程师，博士研究生。考虑到节点残余的梁对芯钢管内混凝土承载能力2013年第5期b永红等：带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析53的影响很小，在建立有限元分析模型时将其去掉。芯钢管

5、内部的混凝土在竖向荷载和芯钢管的侧向约束作用下处于三向受压状态，采用文献[6]给出的钢管混凝土本构关系。节点核心区的环形箍筋柱部分的混凝土受到的是竖向轴力和环形箍筋的侧向约束作用，也处于三轴受压状态，但是环形箍筋对于核心混凝土的约束作用不如钢管，采用文献[7]给出的约束混凝土的本构关系。破坏准则采用Willam-Warnke五参数破图2模型钢筋及钢管单兀网格划分坏准则。钢材是理想的弹塑性材料，服从Von-Mises屈服准则，考虑包兴格效应，采用运动强化模型和混合强3结果分析化模型。3．1有限元计算结果与试验结果对比2．2模型建立节点模型有限元计算结

6、果与试验结果对比见表采用ANSYS单元库中Solid65单元模拟混凝土单2。从表2可见，四个模型的计算结果与试验结果吻合元，采用Link8模拟钢筋单元，钢管采用八节点实体单较好，表明数值分析参数选取、模型建立及加载计算正元Solid45单元模拟。在混凝土与钢管的接触面上设确，模型有限元分析能较准确地计算出带芯钢管的钢置面一面接触单元’冈0性面(亦即钢管的某一面)被当管混凝土节点核心区的竖向承载能力。作“目标”面，用Targe170来模拟，柔性面(亦即混凝表2有限元计算结果与试验结果的对比土的某一面)被当作“接触”面，可用Contal71来模拟。Ta

7、rge170单元和Contal71单元通过共享一个实常数号形成“接触对”，用以模拟钢管和混凝土间在加载过程的接触和脱离，两者之间的摩擦系数取0．44。采用人工控制单元边长的方法控制单元尺寸，对模型进行网格划分，钢筋及钢管单元网格划分后的模型如图2所示。有限元模型的约束条件和荷载按实际情况输入，对坐标面z=0上设置一刚性底座，对底座3．2极限承载力影响因素分析上节点在，Y，方向上施加平动和转动自由度约束，3．2．1混凝土强度耦合柱顶面所有节点z方向的平移自由度，保证方以HD一4作为参考模型(模型参数见表3)，只改向的变形始终相等。变混凝土强度，其余参

8、数不变，建立5个有限元模型进表3有限元计算模型参数行数值分析。分析结果见表4，混凝土轴心抗压强度表4不同混凝土强度模型有限