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1、472013年第6期铁道建筑Railway Engineering文章编号：1003-1995（2013 ）06-0047-03受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析卜永红，王毅红（长安大学建筑工程学院，陕西西安710061）摘要：基于受多重约束的钢管内混疑土受力性能试验研究结果，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，进行受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析，与试 验结果进行了对比，并对影响钢管内混擬土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实测结果吻合校好，同时得到了混股土强度、外围於筋强度、芯钢管强度与受多重 约束
2、的芯钢管内混凝土极限承栽力关系曲线。关键词：钢管混凝土 多重约束 极限承抵力 数值分析中图分类号:TU375.3 文献标识码：A D01：10.3969/j. issn. 1003-1995.2013.06. 144747文献15提出一种带有芯钢竹的钢俗混凝土节 点，试验研究发现这科芯钢管节点具有很高的受压承 载力。分析认为，芯钢管内混凝土受到芯钢管、外围混 凝土和密排环箍的多重约束作用，使核心混凝土的承 载能力进一步提髙。为了探讨钢管内约束混凝土的性 能，文献6利用5个带芯钢管的钢管混凝土残余节 点试件，再次进行试验，研究混凝土在多重约束下的受 力性能和极限承载力。本文在已有试验研究的基础
3、上，采用ANSYS有限元软件，对影响芯钢管内混凝土 承载能力的因素进行数值分析，为此类节点的受力机 理分析和工程设计提供参考。1试验概况文献15中5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，与节点相连的梁、柱均已 破坏，但节点核心区基本完好。文献6以残余节点 试件中的芯钢管长度为界，截出节点区域露出芯钢管， 试件如图1所示。专门作一直径略小于芯钢管直径的 加载块，对芯钢背内的混凝土施加轴向荷载。各试件 的特征参数及材料强度见表1,具体试验设计、试验现 象、试验结果分析等见文献6。2参数选取及模型建立21 本构关系选用考虑到节点残余的梁对芯钢管内混凝土承载能力收朋日期：2012-1
4、1-26；修回日期：2013-01-20碁金项目：陕西省白然科学基金项目（2006E208）作者简介：卜永红（1975-），男，陕西口水人，工程肺，廨士研究生。140图1带有芯钢管的钢管混凝土节点（单位：nun）的影响很小,在建立有限元分析模型时将其忽略不计。 芯钢管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7给出的钢管 混凝土本构关系,节点核心区外围环形箍筋柱部分的 混凝土受到环形籀筋的侧向约束作用，处于受拉状态， 可认为是普通混凝土，采用RUSH公式计算混凝土本 构关系，破坏准則采用Willam-Wamke 5参数破坏准 则。钢材是理想的弹塑性材料，服从VonM3es屈服 准则，考虑包兴格效应，采用运动强化模型和混合强化 模型。2.2 模型建立采用ANSYS单元库中Solid65单元模拟混凝土单 元，采用Link8单元模拟钢筋单元，钢管采用八节点实 体单元Solid45单元模拟。在混凝土与钢管的接触面 上设置面一面接触单元，刚性面（亦即钢管的某一面） 被当作“目标”面，用Targel70来模拟，柔性面（亦即 混凝土的某一面）被当作“接触”面，可用Contal71来 模拟。Targel70单元和Contal71单元通过共享一
受多重约束的钢管内混凝土受力性能数值分析
