龍秋穎　張庚彪　張東舉

【摘要】為了能進(jìn)一步增強(qiáng)翼墻加固柱的錨固效果，本文利用有限元軟件ABAQUS對(duì)鋼管混凝土加固柱建立了4組共12個(gè)試件的有限元模型，分析了試件所受的軸壓比參數(shù)對(duì)構(gòu)件加固受力性能的影響。滯回曲線骨架曲線得出，滯回曲線比較飽滿，在軸壓比不同的條件下當(dāng)n=0.7時(shí)的荷載值最大為Fmax=987KN。表明隨著軸壓比的增大構(gòu)件的極限承載力也增大，構(gòu)件的延性降低.

【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土加固柱，有限元模型，ABAQUS，延性，軸壓比，翼緣長(zhǎng)度，鋼管厚度

0 引言：

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，翼墻加固方法也引用到了建筑結(jié)構(gòu)中，翼墻能夠很好提高構(gòu)件的抗側(cè)移能力，放置在柱子的兩側(cè)或者一側(cè)和柱子形成一個(gè)新的整體，共同承擔(dān)荷載，增加了柱子的抗震性能[1]。在地震的作用下翼墻先于框架柱破壞，起到了很好的保護(hù)框架柱的作用，增大了整體結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力。

翼墻加固法具有加固效果非常的顯著、施工方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，本文在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了影響鋼管混凝土翼墻加固柱受力性能的幾個(gè)參數(shù)。利用有限元軟件ABAQUS通過(guò)對(duì)比分析法，得出參數(shù)對(duì)加固柱受力性能的影響。

1試件設(shè)計(jì)和材料力學(xué)性能

1.1試件設(shè)計(jì)

本文模擬中選取如下模型作為研究對(duì)象：混凝土柱尺寸為500×500mm，柱高為1.8m，縱向鋼筋為12B16，箍筋為B8@ 200mm，底端加密箍筋為B8@100mm，兩側(cè)的翼墻為鋼管混凝土，用鋼套箍將鋼管混凝土翼墻端部與鋼筋混凝土柱固結(jié)在一起，其它部位無(wú)連接，鋼套箍為高度為300mm，厚度為5mm。其中一個(gè)構(gòu)件的截面如圖5.1所示。

構(gòu)件組的尺寸如表1所示。其中L（mm）表示鋼筋混凝土柱的長(zhǎng)，B（mm）表示鋼筋混凝土柱的寬；l（mm）表示鋼管混凝土翼墻的長(zhǎng)度，b（mm）表示鋼管混凝土翼墻的厚度；n表示軸壓比；t表示鋼管的厚度。

1.2材料力學(xué)性能

本文混凝土采用 C30，縱向受力鋼筋和箍筋均采用HRB335級(jí)鋼材，鋼管采用Q345的鋼材。

2利用ABAQUS對(duì)加固柱進(jìn)行模擬分析

2.1模型建立

在本模擬中，混凝土翼墻和混凝土柱以及鋼管三個(gè)部件均釆用8節(jié)點(diǎn)線性減縮積分式單元（C3D8R），縱向鋼筋和水平箍筋采用兩節(jié)點(diǎn)線性減縮積分式三維桁架單元（T3D2）[3]。

2.2定義相互作用

為了能夠很好的擬鋼管和混凝土之間的相互作用，本文認(rèn)為鋼管和混凝土之間滿足下面幾個(gè)條件[4-5]：（1）鋼管和混凝土不可相互侵入；（2）接觸力的法向分量只能是壓力；（3）接觸面的切向存在摩擦。鋼管單元為主面，混凝土單元為從面，鋼管和混凝土之間允許小滑移，摩擦系數(shù)為0.6，法向設(shè)定為硬接觸，允許主、從面分離。

2.3施加邊界條件與荷載

結(jié)合工程實(shí)際我們?nèi)】蚣苤蟹磸濣c(diǎn)到固定端的部分作為研究對(duì)象，所以本文模擬中模型一端為自由端，另一端為固定端。

3管混凝土翼墻加固柱模擬結(jié)果分析

本文利用ABAQUS軟件對(duì)三組構(gòu)件，共6個(gè)有限元模型分別進(jìn)行低周反復(fù)荷載作用下的模擬，這三組構(gòu)件分別采用了軸壓比不同其余變量相同和翼緣長(zhǎng)度不同其余變量相同的原則進(jìn)行對(duì)比分析，現(xiàn)選出其中幾組進(jìn)行分析。

3.1軸壓比對(duì)構(gòu)件的影響

通過(guò)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行模擬分析，分別提取了加固柱的滯回曲線和骨架曲線，鋼管混凝土翼墻中鋼管厚度為7mm時(shí)，軸壓比分別為0.3、0.5的加固構(gòu)件的滯回曲線、骨架曲線圖所示。

如圖可知滯回曲線的形狀比較飽滿，當(dāng)n=0.3時(shí)，構(gòu)件受到的最大荷載值Fmax=723KN；n=0.5時(shí)，F(xiàn)max=881KN；n=0.7時(shí)，F(xiàn)max=987KN；在加載后期，骨架曲線出現(xiàn)下降趨勢(shì)；隨著軸壓比的增大，曲線的下降斜率也越大；

本文利用有限元軟件ABAQUS對(duì)建立的6個(gè)加固模型進(jìn)行了模擬分析，并提取了它們的滯回曲線和骨架曲線。對(duì)其曲線進(jìn)行了整理和分析得到以下結(jié)論：

（1）利用有限元軟件ABAQUS軸壓比、為參數(shù)建立的6個(gè)鋼管混凝土翼墻加固鋼筋混凝土柱模型進(jìn)行分析，從滯回曲線和骨架曲線上可知，鋼管混凝土翼墻加固柱均具有較好的耗能能力及抗震性能。

（2）通過(guò)對(duì)軸壓比不同的幾組加固構(gòu)件的有限元模擬分析結(jié)果看出，隨著軸壓比的增加，加固柱的極限承載力增大。加載過(guò)程中隨著加載位移的增大，鋼管混凝土翼墻加固柱水平承載力有所下降，說(shuō)明軸壓比越大加固柱的延性越低。

參考文獻(xiàn)

[1] 林樹(shù)枝，袁興仁.翼墻加固單跨框架抗震性能研究[J]. 工程抗震與加固改造，2011（01）

[2] 劉威.鋼管混凝土局部受壓時(shí)的工作機(jī)理研究[D].福州大學(xué)博士論文，2005

[3] Harada T.，Takeda，J.，Yamane，S.and Furumura，S.Strength.Elasticity and thermal properties of concretesubjected to elevated temperatures. International seminar on concreteforreactors，SCISP-34，Detroit.1992：377-406

[4] 景悅.方鋼管混凝土軸壓短柱非線性有限元分析[D].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文，2008

[5] 許哲.預(yù)制翼墻及鋼桁架加固鋼筋混凝土框架試驗(yàn)研究[D]. 沈陽(yáng)建筑大學(xué)碩士論文，2012

作者簡(jiǎn)介：

龍秋穎（1990—），女，漢族，黑龍江省富錦市人，職務(wù)：學(xué)生，學(xué)歷：研究生，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)加固。

張庚彪（1988—），男，漢族，山東省菏澤市人，職務(wù)：繪圖員，學(xué)歷：研究生，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)加固。

張東舉（1990—），男，漢族，河南省平頂山市人，職務(wù)：學(xué)生，學(xué)歷：研究生，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)加固。