基于ABAQUS高强约束足尺RC柱有限元分析.pdf

《基于ABAQUS高强约束足尺RC柱有限元分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、70低温建筑技术2014年第8期(总第194期)基于ABAQUS高强约束足尺RC柱有限元分析王梓懿，洪钧铭，林俊龙(华侨大学土木工程学院．福建泉州362021)【摘要】在以往有关研究成果的基础上，选取具有代表性的高强约束足尺Rc柱轴压试验，利用通用有限元软件ABAQUS建立有限元模型，对高强约束足尺Rc柱轴压柱的受力性能进行计算分析。分析受力过程中高强约束足尺Rc柱的破坏模态；计算高强约束足尺Rc轴压柱荷载一变形关系曲线；分析配箍特征值，箍筋形式和箍筋强度对极限承载力和荷载一变形关系曲线的影响规律。并与试验结果进

2、行对比分析，计算结果与试验结果基本相符，从而说明本文选用的基于ABAQUS的模型及参数可对钢筋混凝土柱的静力学性能进行较为准确的模拟。【关键词】高强约束；轴压性能；RC柱；有限元分析【中图分类号】TU375．3【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)08—0070—04约束混凝土是改善受压构件力学性能和高强混凝土脆性的重要措施。人们对约束混凝土的研究己近100年，其间经历了从液体主动约束到箍筋被动字箍约束、从轴心受压到偏心受压、从静态加载到考虑应变速率影响的研究过程。13前，国内外研究人员对普通

3、强度箍筋约束混凝土和FRP约束混凝土等己进行了较多研究，而对高强箍筋约束混凝土的研究较角箍少。因此，有必要单独对高强约束RC柱的力学性能一．．．。．．．．．．。．0。0．．●一。．．。．．．。。．．一上进行深人研究，以使高强约束RC柱的设计更有力学Jt依据，更可靠。(a)柱的几何尺寸(b)柱断面图基于上述的观点，并且为了能和试验数据比较，及荷载示意图本文采用了和文献中用于试验的高强约束足尺RC图1RE柱尺寸、配筋及荷载图柱一样的截面参数和材料参数，在合理选择了钢材和混凝土的本构关系模型的基础上，采用通用有限元软R

4、C柱断面尺寸、配筋及加载位置详图。材料的参数件abaqus对轴心受压高强约束RC柱荷载一变形关系圄如表1和一表2所囝示，试件一的数如表3所示。曲线进行了计算，计算曲线与试验曲线吻合较好。在表2混凝土材料参数本文研究结果的基础上，可利用abaqus分析轴压高强约束RC柱破坏过程和破坏模态，分析配箍特征值，箍筋形式和箍筋强度对极限承载力和荷载一变形关系曲线的影响规律，更为深入地对其工作机理进行研究。表1钢材材料参数试件编号箍筋形式间距s／mmf~／MPa配箍特征值1有限元模型的建立(1)构建参数。试件截面尺寸为400

5、mmX400ram，高度为1200mm。柱内纵筋设置为l2中l6，箍(2)本构关系。本文钢筋本构模型采用理想弹筋采用井字箍和八角箍两种形式，直径均为8mm，间塑性模型，混凝土轴向受压Or—s关系采用Saenz提出距分为常规100ram和加密50ram两种。图1为试件的混凝土应以应变曲线，公式如下：王梓懿等：基于ABAQUS高强约束足尺RC柱有限元分析71单调位移加载的试验结果。可以看出，除了试件DC—了一(1)外计算结果与实验结果总体吻合良好，且与试验表现⋯_2)(()出一致的规律。试件DC的试验结果与文献[4]

6、作者破坏准则采用混凝土材料模型默认的w．w5参用理论公式推导出来的结果亦有较大出路，故可能是数破坏准则。混凝土轴向受拉计算假定仃一8关系直试件制作或加载过程中的问题，导致的误差。至拉断均为直线，弹性模量等于受压时初始弹性模量。(2)荷载位移曲线的对比分析。图3给出的是(3)有限元模型。本文对钢筋混凝土柱所采用有限元模型计算分析得出的荷载一位移曲线及由试的模型为位移协调分离式模型。模型中混凝土采用8验结果得出的P一△骨架曲线。从图中可看出，5个试节点六面体线性减缩积分的三维实体单元C3D8R，钢件的荷载一位移与试件

7、试验P一△骨架曲线(图3)总筋采用三维三节点线性桁架单元T3D3。网格划分时，体吻合较好。因为试验加载过程中虚位移的影响，由混凝土结构单元尺寸采用边长为40ram的立方体单模型得出的极限承载力所对应的位移值要比实验值元，纵筋和箍筋采用边长为20mm的桁架单元，具体的小，这与我们的实际情况能够有比较好的吻合。网格划分结果如图2所示。60oor_i一丁--t⋯-1⋯T一厂16000垂i囊002looo1~7广rrT．1-丁2000rr下_1_-r1-11000(b)GC7Oo30△6000至5000400o63O00

8、2Oo0(a)混凝土网格模型(b)纵筋及箍筋网格模型lO0o：：!!!：!：旦]：0o。卫工卫二口l23456789△／ram图2混凝土柱构件网格模型(e)CM本文中建立的分析步均采用非线性响应分析步，，nn700060oO第一个分析步施加试件自重，第二个分析步逐步在柱z6000，△至50004000顶施加轴向位移荷载。为了与文献[4]试件的试验结400030oO果进行对