纯扭作用下型钢混凝土构件抗扭性能的非线性有限元分析

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xinran200391127
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近年来型钢混凝土构件在实际工程中应用的越来越广泛,因其结合了型钢和混凝土两种材料的性能优势,在强度、刚度、延性及耗能性能等方面,比钢结构和钢筋混凝土结构表现出了更优异的性能。目前国内对型钢混凝土构件的抗扭性能的研究还不多,研究纯扭作用下的型钢混凝土构件受力性能具有重要的现实意义。本文以ABAQUS有限元分析为基础,通过对18个构件进行有限元分析,对纯扭作用下的矩形型钢混凝土构件做了以下研究工作。本文采用有限元非线性分析的方法,对纯扭作用下的型钢混凝土构件进行非线性有限元分析,采用ABAQUS中提供的损伤塑性模型来反映混凝土的刚度退化现象,应用基于库伦摩擦模型的“罚”函数来反映型钢和混凝土之间的相互作用关系,通过对试验构件数值模拟,所得结果与试验构件符合良好。本文通过ABAQUS有限元软件建立了钢筋混凝土构件、型钢混凝土构件、中空型钢混凝土构件的数值模型,探讨了各个阶段的混凝土、钢筋、型钢的应力情况及位移变形情况,研究钢筋混凝土、型钢混凝土和中空型钢混凝构件受力机理的异同点。通过对8个型钢混凝土构件的数值模拟,以型钢的约束范围、高宽比、含钢率、型钢形式为研究参数,研究了型钢尺寸形状变化对型钢混凝土构件抗扭性能的影响。本文基于传统的强度叠加原理,考虑了型钢和混凝土之间的相互作用,提出了新的叠加方法,以中空的矩形型钢混凝土构件为对比构件,通过研究12个构件的有限元数值模型,验证了新的叠加方法的有效性和准确性。以数值模型分析结果为基础,结合相关抗扭承载力理论,理论推导了中空和中密型钢混凝土构件的开裂扭矩、极限扭矩的计算公式。基于变角空间桁架模型和强度叠加原理,通过对模型数据回归分析,考虑型钢和混凝土之间的相互作用,首次计算得到了修正系数,提高了公式的计算精度,通过和试验构件对比,初步验证了这一公式的正确性。
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