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局部腐蚀方钢管混凝土柱抗震性能数值模拟

陈娜茹  
【摘要】:钢管混凝土结构良好的力学性能使其广泛地被应用于桥梁、输电站、机场等领域。自然环境恶化程度的加剧(如酸雨)或者环境本身(如海水)使得钢管混凝土构件在服役过程中表面产生不同程度的锈蚀,从而导致钢管混凝土构件的受力性能下降,针对这一类情况,本文对局部锈蚀状态的钢管混凝土柱进行了静力和拟静力荷载作用下的力学性能分析,主要工作内容如下:(1)选取适合单调荷载作用下的本构、单元类型和相互作用关系,采用ABAQUS软件对钢管混凝土柱进行有限元建模,通过对比计算结果与文献试验得到的结果,验证本文采用的有限元分析方法的正确性。(2)运用验证后的有限元模型建模方法,分别讨论单个蚀坑的不同分布和两个蚀坑的不同分布情况对钢管混凝土柱轴压力学性能的影响分析,结果表明,蚀坑的分布位置对钢管混凝土柱的轴压承载力有影响。(3)分别采用四种简化局部腐蚀模型(等效整体材性折减模型、等效局部材性折减模型、等效整体壁厚折减模型、等效局部壁厚折减模型)与局部点蚀坑模型的计算结果进行对比,挑选出一种与局部点蚀模型的力学性能及其变形较为接近的模型,以此作为分析局部腐蚀钢管混凝土柱的抗震性能的简化模型。(4)采用ABAQUS有限元软件,选取适合低周往复荷载作用下的本构、单元类型和相互作用关系等对钢管混凝土柱进行有限元计算,将计算结果与文献试验得到的结进行对比,验证本文采用的有限元分析方法的正确性。(5)运用有限元软件ABAQUS以腐蚀率、轴压比、钢材强度、混凝土强度、长细比及钢管壁厚为主要参数对局部腐蚀后方钢管混凝土柱进行了抗震性能非线性有限元分析。采用参数敏感性分析方法求出影响P-Δ滞回模型相关参数的主要因素并运用非线性回归方法对P-Δ滞回模型相关参数进行计算并得出相应的简化计算方法,简化计算公式计算结果与数值模拟结果吻合较好。


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