方钢管高强混凝土短柱有限元分析

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发布时间：2021-09-11

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方钢管高强混凝土短柱有限元分析
郎美．杨志坚
( 宿迁学院建筑工程系。江苏宿迁223800；天津大学建筑工程学院，天津300072)
[摘要】文章基于冷弯型方钢管高强混凝土短柱试件的轴心受压试验，采用ABAQUS通用有限元分析软件对试件的轴
压工况进行数值计算。采用舍理的材料本构方程、建模与网格划分方法，使有限元计算结果与试验结果吻合较好 O分析了在
荷载一应变典型曲线特征点时轴压短柱试件的核心混凝土横截面轴向应力分布和试件在各阶段的受力性能。得到如下结论：
钢管的冷弯区域决定了核心混凝土横截面轴向应变的分布；轴压短柱达到极限承栽力时，核心混凝土由于方钢管的约束作
用，其抗压强度得到明显提高：文章采用的有限元模型在分析冷弯型方钢管高强混凝土轴压短柱时是可行的。
f关键词1 冷弯方钢管；核心混凝土；高强；有限元
【中图分类号]TU392．1 『文献标识码1A 『文章编号]1005—6270(2011)06—0036一o3
Finite Element Analysis of High Strength CFSST Stub Columns
LANG Yah YANG Zhi-jian
(1．Department of Building Engineering，Suqian College，Suqian Jiangsu 223800 China；
2．School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072 China)
Abstract： Based on previous research on the experimental study of high strength concrete-filled square coldformed
steel tubular (CFSST)stub columns，a finite element software ABAQUS was employed to analyze the
mechanical behaviors of the stub column under axial compressive load．The results obtained from the finite el—
ement analysis were verified against experimental results with reasonable constitutive equations， finite element
modeling and meshing． This paper discussed mechanical characteristics during the test with finite element
method results．Some conclusions were drawn as follows：The area of cold-form ed square tube determ ined the
distribution of axial strain on the middle crOSS—section of core concrete． Because of confinement efect of
square tube， compressive strength of core concrete was．enhanced． The element analysis modeling used in the
paper was practicable in simulating high strength concrete-filled square cold-formed steel tubular stub
columns．
Key words：cold-formed square steel tube；core concrete；high strength；finite element method
O 前言
由于钢管混凝土组合结构的快速发展．对其力学性能
的研究也得到越来越多的重视。传统的试验研究由于经费
庞大、周期长等缺点．使得有限元计算方法被越来越多的研
究人员应用【。对于钢管混凝土的力学性能的研究，国内外
诸多学者做了大量的试验『3l41。经过研究发现，由于钢管的套
箍约束作用，使得核心混凝土处于三向受压状态。进而提高
核心混凝土的抗压强度。因此，钢管混凝土的极限承载力，
往往高于钢管与核心混凝土各自承载力的简单叠加。为了
更加高效地提高钢管混凝土的极限承载力．核心混凝土采
用高强等级，充分利用方钢管抗拉与混凝土抗压的材料特
性。本文基于对冷弯型方钢管高强混凝土轴压短柱的试验
研究[51．又考虑到试验研究不能充分深入地了解核心混凝土
的受力特点，对于钢管混凝土的受压机理不能充分认识。因
此，本文采用ABAQUS有限元计算软件，对试验的工况进
行模拟．以期更深入地探究冷弯型方钢管高强混凝土轴压
短柱试件的力学性能。
1 有限元计算
1．1 材料本构模型
1．1．1 钢材本构模型
冷弯型方钢管高强混凝土轴压短柱试件的钢管采用冷
弯型方钢管．考虑到冷弯型方钢管角部区域和平板区域的
力学性能有所不同，本文将冷弯型方钢管分割为两部分区
【收稿日~1201 1—07．25
【作者简介】郎龚，~(1985-)，宿迁学院建筑工程系，硕士，助教，现主
要从事组合结构方面的研究。