混凝土柱后接梁接头抗剪性能有限元分析

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1、万鹏等：混凝土柱后接梁接头抗剪性能有限元分析6l混凝土柱后接梁接头抗剪性能有限元分析万鹏，李永泽，叶玲(哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院．哈尔滨150001)【摘要】化学植筋技术已经广泛用于混凝土柱后接梁接头工程中，但对这种后锚固情况下的抗剪承载力的研究还较少，因此后锚固梁节点抗剪性能的分析研究，对促进化学植筋理论和技术的发展有着举足轻重的作用。本文对相关文献实验采用ABAQUS有限元软件，对锚固段中的钢筋应变、钢筋拔出位移进行了数值模拟；同时采用非线性弹簧单元模拟植筋胶与钢筋之间的粘结作用，分析方法和结论可供实际工程参考。【关键词】化学植筋；柱后接梁接头；数值模拟；非线性弹簧【中图分类号】

2、TU375．3【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)08一o061一O3在混凝土结构工程的加固改造中，新老混凝土构件间的连接是建筑结构受力的一个薄弱环节。混凝．J-1土柱后接梁接头是不同龄期混凝土的交界面，由于后—浇混凝土的收缩而形成了一个抗剪薄弱面，对剪力传525525L递造成不利。在实际工程中，混凝土柱后接梁一般是1’]21先通过植筋技术在既有钢筋混凝土柱中植入纵筋(抗剪筋)，来提高后接梁接头的抗剪承载力⋯。本文采1llIIlJllf1IlJ：lJIfl丌用ABAQUS有限元软件对后锚固梁柱节点的抗剪性能进行了数值模拟。1后锚固梁柱节点试验植筋构件配筋图试验加载图见图

3、l所示。采用文献中的柱后接)梁接头抗剪试验，试件尺寸及配筋见图2。混凝土强蠡50)度设计等级为C30，混凝土弹性模量取30815N／mm，泊松比取0．2。纵筋采用直径2O的HRB335级钢筋，H屈服强度为400N／mm，弹性模量取2．1×10N／ram，1一l截面配筋图泊松比取0．3。箍筋为直径8的HPB235级钢筋，保护植筋钢筋中心层厚度为30mm。梁纵筋植入柱中深度为15d：==c300mm。加载时将柱作为基础固定在地上，底面约束6个方向的自由度，梁端施加水平荷载，加载位置距基lL1l甚．n4(0础项面1200mm处。加载的初始增量步与最小增量步+__—分别取0．001，le一20。截而

4、配筋图图试件尺寸及配筋图(单位：)表1承载力与位移试验结果基础如图3所示，荷载从加载到．位移基本图1试验加载装鬣保持不变，达到极限承载力位移开始不断增大，位移试验结果如表1所示，其中P为极限荷载；P为增长到．时试件破坏。峰值荷载；P和△分别为开裂荷载及对应的开裂位2后锚固梁柱节点有限元建模移；△为屈服荷载P对应的屈服位移。建模中混凝土本构模型为损伤塑性模型，并选用万鹏等：混凝土柱后接梁接头抗剪性能有限元分析63范围内植筋胶与钢筋的粘结作用是比较合理的，体现‘了植筋胶的粘结作用。●厶蓦从图14位移一荷载图可以看出，荷载随位移增大的速度越来越慢，在位移达到27．84mm时，荷载达到档器最大值32

5、．94kN，之后试件破坏，荷载迅速下降。从表2可以看出，ABAQUS有限元分析得到的柱后接梁接头抗剪承载力为32．94kN，实验得到的承载力为图12锚固段钢筋应力随深度变化图41．71kN，相互差别不大，说明本文ABAQUS中建立的有限元模型是可靠的。4结语(1)植筋锚固段上部钢筋应变大，下部钢筋应变小，与实验中应变片测得的结果一致，同时植筋拔出位移很小，说明埋深为15d时，植筋胶粘结效果好，植筋锚固效果良好，满足设计要求。(2)用非线性弹簧单元SPRINGA模拟锚固深图13钢筋根部结点拔出位移的变化图度范围内植筋胶与钢筋的粘结作用是比较合理的，体现了植筋胶的粘结作用。(3)有限元分析得到的

6、柱后接梁接头抗剪承载Z力与理论和实验相比差别不大，说明本文ABAQUS中牲建立的有限元模型是可靠的。参考文献图l4位移一荷载图[1]王俊杰，李志国，等．混凝土柱后接梁接头抗剪承载力研究[J]．建筑科学，2o12，28(1)：33—36．N／mm，超过了定义的名义屈服强度310N／mm2，钢筋[2]石亦平，周玉蓉．ABAQUS有限元分析实例详解[M]．北京：机屈服，该处钢筋应变也最大；植筋锚固段上部钢筋应械工业出版社，2006，54：166—167．变大，下部钢筋应变小，与实验中应变片测得的结果[3]钟林杭．钢筋混凝土植筋锚固构件抗震性能试验研究及有限一致，说明植筋胶粘结效果好，钢筋锚固良好。

7、如图元分析[D]．北京：北京工业大学，2010．12所示，钢筋应力随埋深呈线性减小。钢筋拔出位移在加载处最大，最大值为3．62mm，位移沿纵筋向下，[收稿日期]2014—04—15沿箍筋向右均逐渐减小。[作者简介]万鹏(1989一)，男，河北沧州人，硕士研究生从事混凝土结构研究。表2位移承载力对比由于在植筋范围内建立了弹簧单元用于模拟植筋胶与钢筋的粘结滑移性能，可以查询钢筋根部结点(距界面300mm处)拔出位