利用有限元软件 ABAQUS对螺栓连接的钢管混凝土节点和单层单跨框架进行有限元计算研究。 确保钢管混 凝土在 ABAQUS中建立模型的正确性 ，本文首先对钢管混凝土梁柱节点进行 了模 拟 ，并 与其试 验相对 比，以确保材料 的本构模型 、计算模 型、接触面定义等基 本参数输 入 的正 确性 ；在此基础 上 ，利 用 ABAQUS对 螺栓 连接的单层单跨 钢管混凝 土框架进行单调加 载与循环加载 ，通过分析 钢管混凝土框架 梁端的荷载一位移 曲线 ，阐 明钢管混凝土框架力学性 能。 【关键词】 节点；框架；有限元分析；轴压比；力学性能 【中图分类号】 TU375．4 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2015)12—0090—03 钢管混凝土能适 应现代 工程结构大跨 、高耸 、重载 发展和承受恶劣条件 的需 要 ，符合现代 施工技 术 和工 业化要求 ，因此正在被越 来越广 泛 的应 用 。这种结 构能够充分发挥钢材和混凝 土各 自的优点 。本文所研 究 的螺栓连接钢管混凝 土结构 ，钢管是 通过 螺栓 和法 兰板施加预紧力连接在 一起 ，然后浇 筑 自密 实混凝 土 所形成的结 构。在设计 构 件时遵 循 “强 柱弱梁 ，强 节 点弱构件”的原则 ，钢材 采用 Q235低碳 钢 ，混 凝土 采 用 c3o，螺栓采用 了 lO．9级 的高 强螺栓。通过对梁 柱 截面 的线刚度的控制 ，在 梁破坏 时 ，柱未发 生破 坏 ，螺 栓处于弹性阶段 。 1 有限元模型建立 |0 图1钢材的三折线模型 (1) 钢 材本 构关 系 。钢 材 的弹性模 量均 取 206×10MPa 。由于螺栓是 10．9级 的高强螺 栓 ，其 本构 关 系 采 用 了 三 折 线 模 型 ，强 化 段 的 模 量 取 0．01E ，E 为钢材 的 弹性模量 ；钢管 和法 兰板 的应力 一 应变 曲线采用三线模 型 ，如 图 1所示 。此模 型虽然 简化 了二次 塑流模 型 五 阶段 曲线应 力 一应变 的 过 程 ，但 由于钢材 Q235延性 比较好 ，三折线模 型还是 能 很好地反映钢材应力 一应变过程。 (2) 混 凝土本 构关 系。由于 钢管 的约束 作 用 ， 混凝 土处于三 向受压状 态 ，所 以选用 考虑混凝 土塑性 体积膨胀 的 DruckerPrager计算模型 ，膨胀角 可人 为指 定 为 24．4 。本文定义弹性 段时需首先 确定弹性 极 限点 =1／3fc ，关 于定 义 混 凝 土应 力一应 变 关 系 ，本文选用 了刘威 所提出的应力一应变关 系 。 (3) 构 件尺寸 、接触定 义 和 网格 划分 。节点 在 ABAQUS中输人 的尺 寸是根 据试验 确定 的，钢 管厚 度 均为 6mm，柱 的截 面尺寸为 ：250mm×250mm，梁 的截 面 尺 寸 为 ：150mm ×250mm。 节 点 高 1564 mm，宽 1414mm，如图 2所示 ；框架尺寸为 ：柱高 1534mm，梁 长 1124mm，如 图 3所 示 。本 文 的接触 在法 向均 采用 硬 接触 ；切 向混凝土与钢材 的摩擦 系数设 为 0．6，钢材 与 钢材 的摩擦 系 数设 为 0．2。模 型 中钢 管 选 用壳 单 元 (S4R)，其它均选用实体单 元(C3D8R)。

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