再生混凝土柱受壓性能的有限元模擬分析

1、2011年第11期11月混凝土與水泥制品CHINAC0NCRETECEMENTPRODUCTS2011No11November再生混凝土柱受壓性能的有限元模擬分析王樂天，劉煦，劉超，郭帥。(1內蒙古伊泰置業(yè)有限責任公司，鄂爾多斯017000；2西安建筑科技大學土木工程學院；3鄂爾多斯東勝城市建設開發(fā)投資集團有限責任公司)摘要：通過ANSYS軟件模擬了單調加載作用下不同再生骨料取代率再生混凝土柱的受壓性能，得出了荷載一側向位移關系曲線和荷

2、載一混凝土應變關系曲線，并與相應的試驗結果進行了比較分析。結果表明：有限元分析得到的破壞形態(tài)、混凝土應變及側向位移與試驗結果十分接近，驗證了ANSYS分析再生混凝土受力性能的有效性。關鍵詞：再生混凝土；柱；受壓性能；有限元分析；承載力Abstract：Theload—straincurvesofconcreteandtheload—displacementcu~e$arecarriedoutbyANSYSsoftwaresimulati

3、ngtheloadingcapacityofrecycledaggregateconcretecolumnswithdiferentpercentagereplacementofrecycledcoarseaggregateundermonotonicloadingandtheanalysisresuhsarecomparedwiththeexperimentalresultseresultsshowthatthefailuremode

4、，theconcretestrainandthelateraldisplacementobtainedbyfiniteelementanalysisareclosetotheexperimentalresults，whichcanverifythevalidityofANSYSsoftwaretoanalyzetheloadingcapacityofrecycledaggregateconcreteKeywor~：Recycledagg

5、regateconcrete；Columns；Compressionperformance；Finiteelementanalysis；Loadingcapacity中圖分類號：TU525文獻標識碼：A文章編號：1000—4637(2011)11—44—040前言目前，有限單元法分析在實際應用中13益廣泛，已成為除試驗研究之外的又一重要研究手段，也在鋼筋混凝土結構中得到了大量的應用。通過采取合理的計算模型及材料參數(shù)，有限元的分析計算結果

6、與試驗結果可以有較高的吻合度。1再生混凝土柱建模的材料參數(shù)混凝土模型采用8節(jié)點三維實體單元SOLID65模擬混凝土。再生混凝土的彈性模量Ec取實測值，該值根據取代率的不同而各不相同，混凝土開裂后張開裂縫的剪力傳遞系數(shù)Bt取05，閉合裂縫的剪力傳遞系數(shù)pe取095t”?？v筋選用LINK8單元來模擬，即選用分離式模型，并認為二者粘結很好，不插入聯(lián)結單元[2]。試驗柱均為短柱，柱參數(shù)列于表1，混表1再生混凝土受壓柱參數(shù)凝土材料的有關特性參見表

7、2。2網格的劃分將普通混凝土柱及再生混凝土柱按照“從上到下”的方法建立有限元模型。由于混凝土構件本身基金項目：國家科技部科技支撐計劃項目(2008BAK48B05)；陜西省自然科學基礎研究計劃重點項目(2009JZ012)。一44一表2混凝土材料參數(shù)2011年第11期混凝土與水泥制品總第187期(a)Z一60—0(b)Z6050圖6小偏壓柱荷載一混凝土應變關系曲線載初期，取代率為50％的柱的線性階段最為明顯。在加載后期，取代率為100％

8、的柱混凝土應變塑性變形發(fā)展最為明顯。圖7給出了普通混凝土和再生骨料取代率為50％、100％大偏心受壓柱的荷載一受壓側昆凝土應變關系曲線。在圖7(a)中，對于普通混凝土大偏壓柱，有限元數(shù)據沒有表現(xiàn)出明顯的彈性階段和塑性階段。圖7(c)中，對于有限元分析的再生混凝土大偏壓柱，加載初期表現(xiàn)出明顯的彈性狀態(tài)，到了加載后期，其塑性變形也較大。4_3構件位移Zc芝柩娃100o8【x】z6oo霎4oo2o0OZ鏞糖0o080060o4002000——

9、46—Ol00020o030o04000應變／Ixe(a)Z一150—00l0o02Ooo3O004000應變，8(b)Z一1505001ooO20o030o040OH0應變／Ixe(c)Z一150—100圖7大偏壓柱荷載一混凝土應變關系曲線01000200030004000應變／￡(c)Z一60—100圖8給出了普通混凝土和再生骨料取代率為50％、100％軸心受壓柱的荷載一軸向位移關系曲線。將這三幅圖中的有限元數(shù)據進行比較可知，普通混

10、凝土柱軸向位移最大，取代率為100％的次之，取代率為50％的最小。而取代率為50％的在加載后期所表現(xiàn)出的非線性階段最為明顯。4000730002000握1O00O400030H0O7秘2000挺1000O4o0Oz30002000挺100o0012位移／mm(a)Z一0—00位移／mm(b)Z一0—50===：：：：：鲞學：：譬：：：：；一一一一1一：_1二：=根：：一。一位移／ram(c)Z一0—100圖8軸壓構件的荷載一軸向位移關系