搜索不同軸壓比對配置HRB500高強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:互聯網
近年來,在工程實踐中,常常為減少結構自重而將構件截面尺寸盡量減小,例如地鐵車站框架梁、框架柱的結構設計。此種情況常常出現構件截面鋼筋排列密集,難以滿足我國規范對鋼筋的間距要求。傳統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影響構件的承載能力,同時還會增加施工難度,另外一方面粗直徑鋼筋還會造成材料的一定浪費。現行的主要解決方式為配置并筋,我國混凝土結構設計規范中,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混凝土結構構件的承載力影響,本次在前人實驗的基礎上,采用ANSYS軟件對比分析了不同軸壓比下三種配筋形式(單筋、雙筋、三并筋)對鋼筋混凝土柱承載力的影響。
本次實驗為了更好的模擬實際情況下并筋柱的受力情況,試件長度取框架柱的反彎點處。模型混凝土等級為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計參數如下:
構件材料信息如下:
本次有限元建模要點如下:
1、 混凝土采用實體單元Solid65 模擬,本構模型依據我國混凝土結構設計規范采用多線性隨動強化模型BISO。
2、 鋼筋采用link8單元模擬,鋼筋本構采用多線性等向強化模型
3、 基礎建模采用整體式建模,單元尺寸控制在30~50之間,劃分單元后基礎配筋模型如下圖所示。
4、 柱子采用分離式建模,鋼筋通過節點建立單元,單元尺寸為50,并筋通過同節點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實測數值采用combin39單元模擬。
6、計算工況分別取軸壓比為0.1、0.2、0.5、0.7時進行結構承載力計算。
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時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
5) 軸壓比為0.2時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
6) 軸壓比為0.5時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
7) 軸壓比為0.7時單筋、雙筋、三筋荷載位移曲線對比
8) 不同情況下極限承載能力對比表
從上述荷載位移曲線可見,軸壓比對構件的極限承載能力影響較大,特別是在當軸壓比小于0.5時,軸壓比的增加能顯著提升構件的極限承載力。
并筋對結構的極限承載力具有一定的影響,隨著并筋數量的增加,構件的承載力會有一定的下降,這主要由于將單根鋼筋綁扎成束,形成了并筋構造,使得鋼筋與混凝土之間的粘結錨固性能發生了變化,進而對結構或構件的受力性能造成不利影響。
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