搜索不同軸壓比對(duì)配置HRB500高強(qiáng)鋼筋混凝土并筋柱承載力的影響
2017-03-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
近年來,在工程實(shí)踐中,常常為減少結(jié)構(gòu)自重而將構(gòu)件截面尺寸盡量減小,例如地鐵車站框架梁、框架柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此種情況常常出現(xiàn)構(gòu)件截面鋼筋排列密集,難以滿足我國(guó)規(guī)范對(duì)鋼筋的間距要求。傳統(tǒng)的解決方案是多排布置以及加大鋼筋直徑,但采用該類方法一方面會(huì)影響構(gòu)件的承載能力,同時(shí)還會(huì)增加施工難度,另外一方面粗直徑鋼筋還會(huì)造成材料的一定浪費(fèi)?，F(xiàn)行的主要解決方式為配置并筋,我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中,也新增了鋼筋并筋的配置形式。
為充分探討采用并筋形式對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力影響,本次在前人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用ANSYS軟件對(duì)比分析了不同軸壓比下三種配筋形式(單筋、雙筋、三并筋)對(duì)鋼筋混凝土柱承載力的影響。
本次實(shí)驗(yàn)為了更好的模擬實(shí)際情況下并筋柱的受力情況,試件長(zhǎng)度取框架柱的反彎點(diǎn)處。模型混凝土等級(jí)為C30混凝土,縱向受力鋼筋為HRB500,橫向箍筋采用HPB300。試件外形尺寸以及設(shè)計(jì)參數(shù)如下:
構(gòu)件材料信息如下:
本次有限元建模要點(diǎn)如下:
1、 混凝土采用實(shí)體單元Solid65 模擬,本構(gòu)模型依據(jù)我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用多線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型BISO。
2、 鋼筋采用link8單元模擬,鋼筋本構(gòu)采用多線性等向強(qiáng)化模型
3、 基礎(chǔ)建模采用整體式建模,單元尺寸控制在30~50之間,劃分單元后基礎(chǔ)配筋模型如下圖所示。
4、 柱子采用分離式建模,鋼筋通過節(jié)點(diǎn)建立單元,單元尺寸為50,并筋通過同節(jié)點(diǎn)建立同樣單元來近似考慮。單筋情況下的鋼筋模型如下所示。
整體有限元模型如下所示:
5、混凝土與鋼筋之間的滑移根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)值采用combin39單元模擬。
6、計(jì)算工況分別取軸壓比為0.1、0.2、0.5、0.7時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算。
1) 單筋情況下不同軸壓比的荷載位移曲線
2) 雙筋情況下不同軸壓比的荷載位移曲線
3) 三筋情況下不同軸壓比的荷載位移曲線
4) 軸壓比為0.1時(shí)單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對(duì)比
5) 軸壓比為0.2時(shí)單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對(duì)比
6) 軸壓比為0.5時(shí)單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對(duì)比
7) 軸壓比為0.7時(shí)單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對(duì)比
8) 不同情況下極限承載能力對(duì)比表
從上述荷載位移曲線可見,軸壓比對(duì)構(gòu)件的極限承載能力影響較大,特別是在當(dāng)軸壓比小于0.5時(shí),軸壓比的增加能顯著提升構(gòu)件的極限承載力。
并筋對(duì)結(jié)構(gòu)的極限承載力具有一定的影響,隨著并筋數(shù)量的增加,構(gòu)件的承載力會(huì)有一定的下降,這主要由于將單根鋼筋綁扎成束,形成了并筋構(gòu)造,使得鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固性能發(fā)生了變化,進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力性能造成不利影響。
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