_43钢管约束再生混凝土柱的非均匀轴向受力建模与仿真

钢管再生碎砖混凝土受压短柱有限元分析陈艳艳;梁丽君【摘要】为了研究钢管再生碎砖混凝土与普通钢管混凝土受轴力作用下变形的趋势,以及不同水胶比作用下的再生碎砖混凝土对钢管再生碎砖混凝土的影响,建立2组普通钢管混凝土和6组钢管再生碎砖混凝土有限元模型,进行数值模拟分析.结果表明:钢管再生碎砖混凝土模型在受轴力作用下的变形趋势与普通钢管混凝土一致;再生碎砖混凝土水胶比取值不同,对钢管再生碎砖混凝土的轴力值影响不同,取值小时轴力大.【期刊名称】《四川建筑》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】3页(P244-246)【关键词】钢管混凝土;受压短柱;水胶比;有限元【作者】陈艳艳;梁丽君【作者单位】南宁学院土木与建筑工程学院,广西南宁530200;纽卡斯尔大学建筑规划景观学院,英国纽卡斯尔,NE17RU;南宁学院土木与建筑工程学院,广西南宁530200;桂林电子科技大学,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TU398.9钢管混凝土是将混凝土浇筑到钢管中制成的钢-混凝土组合结构[1]，其由于结构自身整体性好，承载力高，抗震性能好等方面的优势在国内外都得到了良好的发展与运用[2-6]。

随着国家可持续发展战略的深入，对再生混凝土进行科学研究并运用于工程实践势在必然，由于以再生混凝土取代普通混凝土制成的钢管再生混凝土可以发挥二者的优势，因此对钢管再生混凝土的研究逐渐成为新亮点。

其研究比较丰富，例如，丘慈长[7]通过对薄壁钢管再生混凝土轴压实验研究，说明了薄壁钢管再生混凝土的变形破坏形式与普通薄壁钢管混凝土相似；支正东[8]通过对6根钢管再生混凝土短柱及3根普通钢管混凝土短柱进行轴压试验，表明了基于试验验证普通钢管混凝土短柱极限承载力计算方法对钢管再生混凝土短柱的适用性，计算值与试验值吻合较好；杨有福[9]在确定钢材与核心再生混凝土本构关系模型的基础上，提出钢管再生混凝土压弯构件承载力的简化计算公式；肖建庄[10]研究了钢管约束再生混凝土圆柱试件的受压破坏特性、轴向荷载-轴向应变关系以及约束再生混凝土的横向变形系数变化规律。

I建筑工程I Architectural Engineering钢管再生混凝土构件受力性能研究现状分析黄诚周海峰周敏秦玉兰周兴瑜(吉安职业技术学院，江西吉安343000)摘要：钢管混凝土构件由于钢管和混凝土相互作用，共同受力，在承载力，变形，抗震性等方页具有优越性。

将再生混凝土灌入钢管内，形成钢管再生混凝土构件，由于再生混凝土受到钢管的约束作用，其强度和变形性能相比普通再生混凝土得到了显著改善。

本文从实心钢管再生混凝土柱和中空夹层钢管再生混凝土柱两种截面形式，分析了当前钢管再生混凝土构件受力性能的研究，提出了钢管再生混凝土构件今后的研究方向。

关键词：钢管再生混凝土；构件；研究现状钢管混凝土结构具有自重轻、承载力高、塑性和韧性好、抗弯刚度大、抗震性能好、施工速度快和经济性好等特点，因而在现代高层建筑、大跨度桥梁、输电塔和地铁车站等工程建设领域中得到了广泛应用叭随着我国城镇化进程的加快，每年废弃的混凝土也大量增加，废弃混凝土的处理和利用研究具有现实意义。

研究表明，再生混凝土与普通混凝土相比，其强度、弹性模量、收缩、徐变、流动性等方面都较差叭充分利用钢管混凝土构件的优点，使用钢管再生混凝土构件，可使得再生混凝土的力学性能得到显著提高叫一、钢管再生Mt蚌受力性能研题状相关研究团队近来主要开展了钢管混杂骨料再生混凝土柱的拟静力试验，截面形式为圆形和方形，试验得到了试件的破坏情况、滞回曲线、骨架曲线，进一步分析了试件抗震性能的变化规律叫以轴压比为主要参数，设计了3"薄壁钢管再生混凝土构件，经过试验后，得到了试件的滞回曲线，并分析得到了骨架曲线和冈U度退化曲线，利用ABAQUS有限元软件数值模拟分析了含钢率对试件滞回曲线的影响规律间；以长细比及偏心距为主要变化因素，对8个方钢管再生混凝土长柱试件进行偏心受压单调加载试验，并利用ANSYS^■限元软件对其承载性能进行了数值模拟，研究了该类构件的受压工作机理間；对不同截面形式和不同混凝土类型的钢管混凝土试件进行了研究，并对轴力-纵向应变全过程进行模拟，其中截面形式有圆实心、圆套圆中空夹层、圆套方中空夹层3种，混壮类型包括普通混壮和再生混凝土(再生粗骨料取瞬为5%两类吧实心钢管再生混凝土结构从构件单调加载下的轴压、偏压到往复荷载作用下的抗震性能开展了系列研究，已取得了工作机理分析、不同#的影响、承财简化计算公式等服二、中空夹层钢管再生混凝土构件受力性能研究现状中空夹层钢管混贮由钢管混发展而来，是一种在两个同心放置的钢管之间灌注混凝土而形成的构件，除具有钢管混凝土的基本优点外，还有截面开展、抗弯刚度大、自重轻等特点。

钢管混凝土轴压管柱限制效应的非线性分析Hsuan-Teh Hu, M.ASCE1; Chiung-Shiann Huang2; Ming-Hsien Wu3;and Yih-Min Wu4摘要:钢管混凝土柱的适当材料本构模型是根据非线性FINIT元素程序ABAQUS（有限元分析）构建而成．在实验数据的基础被提供且已经被证实。

（混凝土填充管本构模型所使用的合适的填充材料是运用有限元程序ABAQUS对实验数据进行非线性分析而提出并被认证的。

）钢管混凝土柱的横截面在数值分析中的分类可以分成圆截面，矩形截面和被强化关系加筋的矩形截面等三类。

通过数值分析，结果表明，对于圆形混凝土填充管柱，管会给混凝土提供一个很好的限制作用，尤其是在其宽度和厚度的比值D/T 很小时（当D/T<40）。

对于矩形混凝土填充管柱，外管并不会给混凝土一个大的限制作用尤其是宽厚比很大的时候(当B/T>30时)。

在强化关系下的矩形混凝土填充管截面的密闭效应被强化关系的作用加强,尤其是在这些捆绑作用关系的间距很小时或强化关系的程度(捆绑作用直径)很大时。

分类号:10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:10(1322)关键词:柱非线性分析轴向载荷限制参量论文简介:混凝土填充管柱能够提供相当好的抗震结构性能，比如高强度、高延展性和大的能量吸收能力。

除了结构性能方面的加强之外，在永久模板预防上的建设时间可以被大量减少，因此，近年来在钢管混凝土柱的各种研究已经做的比较完善。

（Furlong 1967; Knowles and Park 1969;Furlong 1974; Ge and Usami 1992; Ge and Usami 1994; Boyd,Cofer, and McLean 1995; Bradford 1996; Hajjar and Gourley1996; Shams and Saadeghvaziri 1997; Uy 1998; Morino 1998;Schneider 1998; Zhang and Shahrooz 1999; Liang and Uy 2000;Bradford, Loh, and Uy 2002; Huang et al. 2002）钢管混凝土柱结构性能的提高是由于复合材料的构成要素之间的复合作用。

方钢管再生混凝土轴压短柱受力性能分析发布时间：2021-03-04T09:08:21.400Z 来源：《建筑实践》2020年11月31期作者：许伟，周晓凤，张婷，翁瑞，陈杨[导读] 利用ABAQUS有限元软件建立方钢管再生混凝土短柱力学模型许伟，周晓凤，张婷，翁瑞，陈杨沈阳建筑大学，土木工程学院，沈阳110168摘要：利用ABAQUS有限元软件建立方钢管再生混凝土短柱力学模型，与试验进行对比分析，通过模型分析构件在各阶段的受力变形特点。

结果表明：该模型能够较好的模拟构件的力学性能，其受力过程大致分为：弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段、平缓阶段。

关键词：方钢管再生混凝土短柱；有限元软件；合理性。

目前，随着我国经济快速发展，被拆除、重建的建筑物也随之增加，就此产生了大量的建筑垃圾。

因此，我们应该合理利用建筑垃圾，将建筑垃圾配制成再生混凝土应用于建筑工程当中，不但解决建筑垃圾给人们生活环境带来的困扰，而且也使建筑垃圾得到了循环利用。

再生混凝土组分复杂，脆性大，因而早期易开裂[1]。

为了改善再生混凝土的特性，学者们提出了“钢管再生混凝土”。

钢管对混凝土的约束使混凝土的抗压强度大大提高，同时，混凝土对钢管起到支撑作用，提高了钢管的局部稳定[2]，二者巧妙结合实现了“1+1>2”。

1模型建立本文采用文献[3]中的试验数据，建立方钢管再生混凝土短柱力学模型。

1.1单元选取本文核心再生混凝土、端板和钢管均采用八节点线性减缩积分的三维实体单元。

1.2界面接触核心再生混凝土和端板只有法向接触作用，设置为“硬”接触。

钢管和核心再生混凝土的法向作用方向设置为“硬”接触，切向作用方向采用库伦摩擦模型，根据参考文献[4]，本文摩擦系数取0.6。

1.3加载荷载本文采用的是位移加载，即在U3方向施加位移大小为20mm。

2模型验证及模拟结果分析2.1有限元分析结果与试验结果的对比如图1可知，试件模拟荷载-位移曲线和试验荷载-位移曲线走势相吻合。

钢管混凝土柱数值模拟与分析夏鹏飞(湖北省水利水电科学研究所,武汉430070)摘　要:　采用非线性有限元分析方法,进行了钢管混凝土柱轴压状态下的数值模拟及分析。

其中钢管采用理想弹塑性本构关系模型,核心混凝土采用约束混凝土本构关系模型。

其中分析了6个圆钢管混凝土柱在轴向压力作用下的静力性能,分析结果与试验结果吻合较好,证实了该模型的合理性,可为今后的分析提供一定的参考。

关键词:　圆钢管混凝土柱;　有限元分析;　极限承载力Nu m er ica l Ana lysis of Concrete-f illed Steel Tubular Colu mnX IA P eng2f ei(H ubeiW ater R esources R esearch Institute,W uhan430070,Ch ina)Abstract:　A nonlinear finite elem ent analysis(FEA)m ethod of concrete2filled steel tubular co lum n is conducted by choo sing p roper m aterial constitutive models fo r steel tube and concrete.T h is m ethod is emp loyed to analyze the static behavi o r of six circular concrete2filled steel tubular co lum ns under axial2comp ressing loading.In comparison w ith the testing results,w e find that the results of FE analysis agree w ell w ith the testing results.T h is p roves the rati onality of the FEA model and p rovides som e reference to the future analysis.Key words:　circular concrete2filled steel tubular co lum n;　FE analysis;　load2carrying capacity 钢管混凝土结构已在现代建筑中得到了广泛的应用,其基本力学性能的研究在国内外均取得了丰富的成果。

钢管再生混凝土柱承载力非线性有限元分析
徐琳;李杨
【期刊名称】《四川建材》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】利用非线性有限元分析软件ABAQUS,选择合理的材料本构关系模型,确定单元类型、界面接触、边界条件及网格划分,建立轴压钢管再生混凝土柱有限元模型,结果表明,模型计算极限承载力和应力-应变关系曲线与试验值吻合较好,有限元模型可较好的运用于工程实践中。

【总页数】2页(P34-35)
【作者】徐琳;李杨
【作者单位】安徽工业大学建筑工程学院，安徽马鞍山 243002;安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088
【正文语种】中文
【中图分类】TU398+.9
【相关文献】
1.圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析 [J], 李兵;张齐;孟爽
2.方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析 [J], 李兵;张齐;孟爽
3.方钢管再生混凝土框架柱的非线性有限元分析 [J], 吴孙武;张震
4.圆不锈钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析 [J], 段文峰;赵龙;冷捷;
5.圆不锈钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析 [J], 段文峰;赵龙;冷捷;
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第18卷第5期2021年5月铁道科学与工程学报Journal of Railway Science and Engineering Volume 18Number 5May 2021钢管再生混凝土柱力学性能研究进展王兴国1,2，姜茂林1，张向冈1,2，王永贵1，牛海成1,2(1.河南理工大学土木工程学院，河南焦作454003；2.生态建筑与环境构建河南省工程实验室，河南焦作454003)摘要：钢管再生混凝土作为一种新型组合结构形式，能够有效改善再生混凝土的固有缺陷。

通过外部钢管对内部核心混凝土的约束效应，增强再生混凝土构件的力学性能和防灾效益。

现有研究主要从理论分析、试验研究和验证模型入手，对钢管再生混凝土柱的力学性能和变形能力进行探究。

基于近年来钢管再生混凝土柱的研究现状进行综述，阐述了钢管再生混凝土柱的力学性能、耐高温性能、耐火性能、抗酸侵蚀性能和抗震性能，并对今后研究方向提出了建议。

关键词：钢管再生混凝土；力学性能；耐高温性能；耐火性能；抗酸侵蚀性能；抗震性能中图分类号：TU398.1；TU398.9文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7029（2021）05-1256-11Research progress on mechanical property for recycled aggregate concrete-filledsteel tubular columnsWANG Xingguo 1,2,JIANG Maolin 1,ZHANG Xianggang 1,2,WANG Yonggui 1,NIU Haicheng 1,2(1.School of Civil Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China;2.Henan Province Engineering Laboratory for Eco-architecture and the Built Environment,Jiaozuo 454003,China)Abstract:Recycled aggregate concrete filled steel tube,as a new combination structure form,can effectively improve the inherent defects of recycled aggregate concrete.The outer casing steel tube exerts a corresponding restraining effect on the internal core concrete.Thereby,enhancing the mechanical properties and disaster prevention effect of the recycled concrete member.Existing research mainly starts through theoretical analysis,experimental research and verification models,and explores the mechanical properties and deformability of steel tube recycled concrete columns.Based on the review of the research status of steel tube recycled concrete columns in recent years,the mechanical properties,high temperature resistance,fire resistance,acid corrosion resistance and seismic performance of steel tube recycled concrete columns were summed up in this paper.Moreover,future research projects were suggested.Key words:recycled aggregate concrete-filled steel tube;mechanical property;high temperature resistance;fire resistance;acid resistance;seismicbehavior收稿日期：2020-07-10基金项目：河南省自然科学基金资助项目(182300410134)；河南省科技攻关项目(182102310877，172102210285)；河南省高校基本科研业务费专项资金资助项目(NSFRF200328，NSFRF200320)通信作者：张向冈(1986−)，男，河南商丘人，副教授，博士，从事再生混凝土研究；E −mail ：***************.cnDOI:10.19713/ki.43-1423/u.T20200646第5期王兴国，等：钢管再生混凝土柱力学性能研究进展当前，我国城镇化进程加快，既有建筑的更替和新建结构的增长，导致大量的建筑材料耗费。

钢管再生混凝土的特性与发展【摘要】：为了推动城市建设中产生的废弃混凝土的有效利用，得到再生混凝土能作为原始材料加以利用的依据。

本文介绍了钢管再生混凝土的静力性能、动力性能和火灾作用下的力学性能，分析了钢管再生混凝土目前存在和需要进一步解决的问题，指出了钢管再生混凝土的发展前景。

【关键词】：钢管再生混凝土静力性能动力性能火灾作用下力学性能1、引言随着经济的发展，城市化进程的不断加快，大量的旧建筑被拆除，必然会产生大量的废弃建筑垃圾。

我国每年的建筑垃圾数量已在城市垃圾中占比例高达40%，其中主要是废弃混凝土。

绝大部分的建筑垃圾都被填埋或采用露天堆放的方式处理，不仅造成环境的污染，也是对资源的浪费[1]。

而新建筑的修建又需要大量的天然建筑材料，地球上的资源是很有限的，过度的开采必然会造成森林覆灭、山体滑坡等自然灾害，不利于社会的可持续发展。

可见，废弃混凝土的再利用是保护环境和节约资源的必然选择，具有巨大的经济和社会效益。

为了更加合理的利用废弃混凝土，近年来我国学者将废弃混凝土与钢管结合起来，使再生混凝土处于钢管的约束下，提高了核心混凝土的力学性能，促进再生混凝土的有效利用，对社会的可持续发展具有重要的意义[2]。

2、钢管再生混凝土的研究现状再生混凝土结构性能稳定性比普通混凝土结构性能要低，这限制了再生混凝土在土木建筑中的有效利用，将再生混凝土运用于组合结构中，形成钢管再生混凝土组合结构，可以充分发挥钢材和混凝土两种材料的优点，弥补再生混凝土的结构性能的不足，是废弃混凝土再生利用的一个新方向。

对钢管再生混凝土的研究，国外始于90年代末，国内最早的研究文献见于2005年[3]。

目前，对于钢管再生混凝土的研究主要集中在它的静力性能、动力性能和火灾作用下的力学性能。

2.1静力性能2.1.1 轴压性能日本学者konno[4,5]研究了钢管约束再生混凝土柱的强度和变形能力。

研究表明，试件的力学性能与钢管约束普通混凝土类似，但由于核心再生混凝土的强度及弹性模量较普通混凝土略有降低，从而使试件的刚度和承载力低于钢管约束普通混凝土试件。

钢管再生混凝土柱的抗震性能数值模拟研究随着大型重要工程结构不断涌现，钢管再生混凝土柱在建筑工程中得以广泛应用，并且在工程结构抗震领域应用也日趋广泛，但是在强烈地震作用下，其容易发生脆性的剪切破坏。

基于此，本研究通过数值模拟对钢管再生混凝土柱开展系统研究，以便更好地指导工程实践。

图1为延性系数有限元模拟与简化计算公式比较图。

在实际工程中，由于复杂的环境因素影响，钢管再生混凝土柱容易产生局部腐蚀，进而降低构件的承载力与安全性，影响其抗震性能。

基于此，应当以局部腐蚀后的钢管再生混凝土柱为研究对象，进行不同参数下抗震性能影响分析，了解其荷载位移滞回关系特性，以便为其弹塑性抗震分析提供参考。

具体而言，将试件参数设计为腐蚀率、轴压比、钢管壁厚、构件长细比、钢材强度、混凝土强度，得出局部腐蚀钢管再生混凝土柱在低周往复荷载作用与往复荷载作用下的荷载位移滞回关系，研究表明，构件的总耗能与腐蚀率呈反比关系，构件水平承载力与轴压比的呈反比关系，构件滞回曲线峰值点与钢材屈服强度、混凝土强度、钢管壁厚呈正比关系，长细比与滞回曲线峰值呈反比关系；在低周往复荷载作用下，钢管混凝再生土柱的骨架曲线极限承载力及其弹性阶段刚度随着腐蚀率、轴压比和长细比的增加而不断降低，随着钢材强度、混凝土强度和钢管壁厚的增加而有着不同程度增加；由此得出钢管再生混凝土柱抗震性能变化规律，钢材强度的变化对其刚度退化几乎没有影响，影响较大的是构件轴压比，且公式下计算结果与数值模拟结果吻合较好。

水平位移/rnm图2为长细比对滞回曲线的影响图。

钢管再生混凝土柱是将再生混凝土浇筑在钢管内而形成的组合构件，具有高延性、高承载力。

现阶段下，针对钢管再生混凝土柱抗震性能的数值模拟研究较为稀缺，本研究采用试验与数值模拟相结合的方法，用有限元软件LS-DYNA建立纤维模型，修正了Park-Kent混凝土本构模型所需参数，开展了大规模参数分析，以研究钢管再生混凝土柱的抗震性能。