再生混凝土柱受压性能的有限元模拟分析

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1、2011年第11期混凝土与水泥制品2011No1111月CHINAC0NCRETEANDCEMENTPRODUCTSNovember再生混凝土柱受压性能的有限元模拟分析王乐天，刘煦，刘超，郭帅。(1．内蒙古伊泰置业有限责任公司，鄂尔多斯017000；2西安建筑科技大学土木工程学院；3．鄂尔多斯东胜城市建设开发投资集团有限责任公司)摘要：通过ANSYS软件模拟了单调加载作用下不同再生骨料取代率再生混凝土柱的受压性能，得出了荷载一侧向位移关系曲线和荷载一混凝土应变关系曲线，并与相应的试验结果进行了比较分析。结果表明：有限元分析得到的破坏形态、混凝土

2、应变及侧向位移与试验结果十分接近，验证了ANSYS分析再生混凝土受力性能的有效性。关键词：再生混凝土；柱；受压性能；有限元分析；承载力Abstract：Theload—straincurvesofconcreteandtheload—displacementcu~e$arecarriedoutbyANSYSsoftwaresimulatingtheloadingcapacityofrecycledaggregateconcretecolumnswithdiferentpercentagereplacementofrecycledcoarseag

3、gregateundermonotonicloading．andtheanalysisresuhsarecomparedwiththeexperimentalresults．eresultsshowthatthefailuremode，theconcretestrainandthelateraldisplacementobtainedbyfiniteelementanalysisareclosetotheexperimentalresults，whichcanverifythevalidityofANSYSsoftwaretoanalyzeth

4、eloadingcapacityofrecycledaggregateconcrete．Keywor~：Recycledaggregateconcrete；Columns；Compressionperformance；Finiteelementanalysis；Loadingcapacity中图分类号：TU525文献标识码：A文章编号：1000—4637(2011)11—44—040前言混凝土模型采用8节点三维实体单元SOLID65目前，有限单元法分析在实际应用中13益广泛，模拟混凝土。再生混凝土的弹性模量Ec取实测值，已成为除试验研究之外的又

5、一重要研究手段，也在该值根据取代率的不同而各不相同，混凝土开裂后钢筋混凝土结构中得到了大量的应用。通过采取合张开裂缝的剪力传递系数Bt取0．5，闭合裂缝的剪理的计算模型及材料参数，有限元的分析计算结果力传递系数pe取0．95t”。纵筋选用LINK8单元来模与试验结果可以有较高的吻合度。拟，即选用分离式模型，并认为二者粘结很好，不插1再生混凝土柱建模的材料参数入联结单元[2]。试验柱均为短柱，柱参数列于表1，混表1再生混凝土受压柱参数凝土材料的有关特性参见表2。表2混凝土材料参数2网格的划分将普通混凝土柱及再生混凝土柱按照“从上到下”的方法建立有

6、限元模型。由于混凝土构件本身基金项目：国家科技部科技支撑计划项目(2008BAK48B05)；陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2009JZ012)。一44一王乐天，刘煦，刘超，等再生混凝土柱受压性能的有限元模拟分析的非匀质特性及混凝土单元尺寸的限制，本文对全3施加边界条件部模型均未做局部的网格细化，同时未考虑钢筋与本文所有构件约束情况均为底部三向铰约束，混凝土之间的粘结滑移。有限元网格划分见图1。即X、Y、Z三个方向为铰接，加载顶部为X、Y向铰一一一(b)(d)图1有限元模型接，Z方向自由。加载方式为与试验相同的荷载控制云图。图2～图4为这

7、三种偏心距的典型破坏模式。方式，直到构件的迭代计算不收敛或不需要进行计由图2一图4可见，当构件达到破坏时，材料的算为止。应力也达到了峰值，说明在ansys的模拟过程中，材4模拟计算结果与试验结果比较料得到了充分的利用。图2中出现应力集中，柱端4．1破坏模型头应力47．5MPa；图3和图4中，柱身大部分应力也通过有限元分析，可得出轴心受压、小偏心受已达到37．47．5MPa。模拟结果基本符合试验现象。压及大偏心受压这三种形式在破坏状态下的应力4．2混凝土应变图2柱Z一0—100的Vonmises图3柱Z一60—100的Vonmises图4柱Z一1

8、50—100的Vonraises等效应力图等效应力图等效应力图图5给出了普通混凝土和再生骨料取代率为限应变。在图5(C)中，试验与有限元数据比较吻合，