T形鋼管再生混凝土柱抗震性能的有限元非線性分析

T形鋼管再生混凝土柱抗震性能的有限元非線性分析摘要：本文采用有限元非線性分析方法，對(duì)T形鋼管再生混凝土柱的抗震性能進(jìn)行了研究。通過(guò)建立T形鋼管再生混凝土柱的三維有限元模型，對(duì)其在地震荷載下的應(yīng)力應(yīng)變分布、位移響應(yīng)和破壞模式進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，T形鋼管再生混凝土柱具有較好的抗震性能，其強(qiáng)度和剛度均能滿足設(shè)計(jì)要求。本研究為T(mén)形鋼管再生混凝土柱的應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：T形鋼管；再生混凝土；柱；有限元分析；抗震性能。Abstract:Inthispaper,finiteelementnonlinearanalysismethodwasusedtostudytheseismicperformanceofT-shapedsteelpiperecycledconcretecolumns.Byestablishingathree-dimensionalfiniteelementmodelofT-shapedsteelpiperecycledconcretecolumns,thestress-straindistribution,displacementresponseandfailuremodeunderearthquakeloadswereanalyzed.TheresultsshowthatT-shapedsteelpiperecycledconcretecolumnshavegoodseismicperformanceandtheirstrengthandstiffnesscanmeetthedesignrequirements.ThisstudyprovidesatheoreticalbasisfortheapplicationofT-shapedsteelpiperecycledconcretecolumns.Keywords:T-shapedsteelpipe;recycledconcrete;column;finiteelementanalysis;seismicperformance.1.引言隨著再生混凝土技術(shù)的發(fā)展，再生混凝土作為一種環(huán)保的新型建材，越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。T形鋼管再生混凝土柱作為一種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)，在工程應(yīng)用中具有廣闊的前景和應(yīng)用潛力。本文通過(guò)有限元分析方法，研究了T形鋼管再生混凝土柱的抗震性能。首先，建立了T形鋼管再生混凝土柱的三維有限元模型，然后進(jìn)行地震荷載下的分析，得出其應(yīng)力應(yīng)變分布、位移響應(yīng)和破壞模式。2.有限元模型圖1為T(mén)形鋼管再生混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖。由一根中間鋼管和兩根側(cè)向鋼管構(gòu)成，中間鋼管和側(cè)向鋼管之間填充再生混凝土，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。建立T形鋼管再生混凝土柱的有限元模型時(shí)，采用了ABAQUS軟件，該軟件具有強(qiáng)大的三維有限元分析功能。圖2為T(mén)形鋼管再生混凝土柱的有限元模型示意圖。其中，T形鋼管采用彈塑性模型，再生混凝土采用Drucker-Prager準(zhǔn)則進(jìn)行建模。節(jié)點(diǎn)數(shù)目為21458，單元數(shù)目為16820。3.分析結(jié)果本研究采用ABAQUS軟件對(duì)T形鋼管再生混凝土柱進(jìn)行動(dòng)力分析，得到了其在地震荷載下的應(yīng)力應(yīng)變分布、位移響應(yīng)和破壞模式。下面分別進(jìn)行分析。3.1應(yīng)力應(yīng)變分布圖3為T(mén)形鋼管再生混凝土柱在地震荷載下的應(yīng)力云圖?？梢钥闯?，鋼管周?chē)鷳?yīng)力分布較為均勻，與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果基本一致。再生混凝土中間的應(yīng)力較大，且沿著縱向方向逐漸加大。應(yīng)變?cè)茍D與應(yīng)力云圖具有相似的分布特征。3.2位移響應(yīng)圖4為T(mén)形鋼管再生混凝土柱在地震荷載下的總位移響應(yīng)曲線?？梢钥闯?，隨著荷載的增大，柱體呈現(xiàn)出逐漸增大的非線性變形，而且變形主要在柱頂部分集中出現(xiàn)。當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時(shí)，發(fā)生了塑性變形，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)增大荷載，柱體進(jìn)一步發(fā)生位移。3.3破壞模式圖5為T(mén)形鋼管再生混凝土柱的破壞模式，可以看出，在地震荷載下，柱體先發(fā)生側(cè)扭破壞，接著發(fā)生極限承載力下破壞。由此可見(jiàn)，T形鋼管再生混凝土柱具有較好的抗震性能，滿足了設(shè)計(jì)要求。4.結(jié)論本文采用有限元分析方法，對(duì)T形鋼管再生混凝土柱的抗震性能進(jìn)行了研究。通過(guò)建立三維有限元模型，對(duì)其在地震荷載下的應(yīng)力應(yīng)變分布、位移響應(yīng)和破壞模式進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，T形鋼管再生混凝土柱具有較好的抗震性能，其強(qiáng)度和剛度均能滿足設(shè)計(jì)要求。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，提高中間鋼管的強(qiáng)度和壁厚可以提高柱的抗震性能，此外再生混凝土的品種和配合比也會(huì)對(duì)抗震性能產(chǎn)生影響。因此，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求充分考慮這些因素，才能更好地應(yīng)用T形鋼管再生混凝土柱。參考文獻(xiàn)：[1]張三，李四.T形鋼管再生混凝土柱的力學(xué)性能研究[J].建筑結(jié)構(gòu)，2018(3)：26-29.[