钢管混凝土轴向受压力学性能分析

【摘要】： 钢管混凝土结构由于能充分发挥两种材料的优点,具有强度高、塑性好、施工速度快的有点,能够适应现代工程结构向大跨度、高层、大荷载的发展方向和承受恶劣条件的需要,特别是随着我国高层、超高层建筑的发展,钢管混凝土结构的研究和应用越来越广泛,而其截面形式多限于圆钢管混凝土和矩形钢管混凝土。圆钢管混凝土柱相对于其他截面形式的钢管混凝土结构具有更好的塑性、韧性因此被广发采用,而方钢管混凝土柱虽然不如圆钢管的约束效果显著,但其具有较大的抗弯、抗剪等独特优点,目前也被工程广泛应用。在传统的钢管混凝土工程中,经常采用的是管壁较厚的钢管混凝土,已有的工程经验表明,在钢管混凝土工程中采用薄壁钢管,可以减少钢材用量,减轻焊接工作量,以达到降低造价的目的。但当径厚比大于一定值的时候,钢管在轴向受压的时候容易发生局部屈曲,虽然我国规范对径厚比取值范围有相关规定,但其取值是参考空钢管柱取值的,没有考虑核心混凝土对钢管的一个支撑保护作用,因此结果比较保守,所以对钢管混凝土柱的进一步研究是十分有必要的。本文通过ABAQUS6.9采用RIKS法对钢管混凝土柱轴向受压进行模拟,主要进行了以下几个方面的工作: 1、探讨了ABAQUS在模拟钢管混凝土柱时遇到的一些问题,如单元类型的确定,材料本构关系的选择,网格划分密度,加强收敛的方法等,并确定了最终的选取方法。 2、模拟已有实验进行有限元分析,并将计算结果与实验结果和理论值比较,验证了ABAQUS进行屈曲分析的可行性。 3、以圆形、方形钢管混凝土短柱为主要研究对象,研究了不同参数如界面摩擦系数、核心混凝土强度、钢材强度、宽厚比对其轴压性能的影响。 4、通过大量数据的计算跟相关参数的分析,最终确定了两种截面形式的宽(径)厚比的取值范围。