不同形式钢管混凝土节点非线性有限元对比分析

摘要

钢管混凝土节点是各种构件的力流交汇之处,受力模式与受力特点比较复杂,节点失效的后果也十分严重,所以研究钢管混凝土梁柱节点的受力特性十分必要。目前国内外研究的钢管混凝土节点大多都满足抗震设计规范的“强柱弱梁”、“强节点弱构件”的要求,所谓的节点破坏,其实是梁的破坏。梁破坏后,试验或分析即停止,节点区域还有很大的承载能力没有发挥出来。要对节点进行全过程分析,必须让节点先于构件破坏,而这方面的研究国内外很少。鉴于此,本文在方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点抗震性能试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS对节点进行了三维非线性模拟分析。
　　首先,针对钢管混凝土结构的力学特性,确定了适用于钢管混凝土结构的钢材和核心混凝土两种材料的本构关系以及材料之间的接触模型,通过对四个试验26个钢管混凝土构件的算例分析,验证了本构关系及接触模型对钢管混凝土结构的正确性和适用性。
　　然后在模型试验的基础上,建立了节点的非线性有限元分析模型,并进行了荷载-位移全过程分析。计算结果与试验结果吻合良好。
　　通过模型试验的分析,设计并建立了削弱柱的钢管混凝土节点模型MX1和符合规范要求的钢管混凝土节点模型MX2。经过对比,削弱节点形式的延性较好,刚度退化较慢,具有较好的抗震性能,但是其抗弯承载力,抗剪承载力均不如普通节点形式,不宜推广使用。最后以轴压比、钢材强度、混凝土强度、截面含钢率、梁柱线刚度比等为控制参数,建立了41个有限元模型来研究各参数对不同形式节点的P??曲线的影响效应,通过对比分析,进一步明确了各参数对不同形式节点的影响规律。

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1 绪论

1.1 钢管混凝土节点的分类及特点

1.2 钢管混凝土节点的国内外研究现状

1.3 ABAQUS软件简介及其在钢管混凝土研究中的应用

1.4本文的研究内容

2 材料本构关系的确定

2.1 本构关系概述

2.2 钢材的本构关系模型

2.3 核心混凝土的本构关系模型

2.4 算例分析

2.5 本章小结

3 削弱节点与普通节点的试验概况及有限元模型的建立

3.1 削弱节点的非线性有限元分析

3.2 普通节点的非线性有限元分析

3.3 本章小结

4 削弱节点与普通节点受力性能对比

4.1 核心区域应力发展对比

4.2 抗震性能的对比

4.3 不同参数对两种节点性能的影响

4.4 本章小结

5 结论与展望

参考文献

致谢