理论教育 基于试验与数值模拟,结论如下:

基于试验与数值模拟,结论如下:

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:得到以下结论:1)根据对推出试件的破坏形态特征分析,可将裂缝分为3类:劈裂裂缝、膨胀裂缝和复合裂缝。3)根据12个试件的特征黏结强度和特征滑移的试验统计值,采用多线段式对平均黏结应力-加载端滑移曲线进行数学模拟,即黏结滑移本构关系。利用ANSYS和ABAQUS有限元软件,考虑黏结滑移本构关系,对带栓钉波形钢板混凝土推出试件进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合度较好。

基于试验与数值模拟,结论如下:

本章通过考虑栓钉直径、长度、间距、数量和钢板厚度对波形钢板-混凝土黏结滑移的影响,进行了12个推出试件的试验研究、材料力学理论分析和有限元数值模拟,并进一步对焊接栓钉的波形钢板-混凝土组合剪力墙进行考虑黏结滑移的数值模拟,分析不同参数对波形钢板-混凝土组合剪力墙的受力性能影响。得到以下结论:

1)根据对推出试件的破坏形态特征分析,可将裂缝分为3类:劈裂裂缝、膨胀裂缝和复合裂缝。根据焊接栓钉数量的不同,对试件荷载滑移曲线归纳出4个模型曲线,其受力过程分为上升段、下降段和残余段3部分。定义了每个阶段的特征黏结强度及对应的特征位移,并提出了波形钢板混凝土特征黏结强度计算公式。

2)根据栓钉根部的荷载应变曲线得出,对于单栓的试件,在加载前期,荷载通过钢板和混凝土之间的黏结力传递,栓钉处于弹性阶段,随荷载增大,栓钉开始屈服,荷载滑移曲线开始进入滑移阶段。对于多数栓钉试件,在加载过程中,栓钉受力是不均匀的,当荷载接近极限荷载时,最下部栓钉应变会发生突变,下部栓钉承受的荷载增加,荷载分配趋于接近。

3)根据12个试件的特征黏结强度和特征滑移的试验统计值,采用多线段式对平均黏结应力-加载端滑移曲线进行数学模拟,即黏结滑移本构关系。利用ANSYS和ABAQUS有限元软件,考虑黏结滑移本构关系,对带栓钉波形钢板混凝土推出试件进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合度较好。(www.daowen.com)

4)利用ANSYS软件对带栓钉的竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙进行考虑黏结滑移有限元模拟,其受力过程与破坏形式与试验一致,骨架曲线与试验吻合较好。另外,对不考虑黏结滑移的有限元模型进行加载,其承载力比考虑黏结滑移的计算模型高出22.8%。在考虑黏结滑移情况下,分析了栓钉间距、栓钉直径、型钢翼缘厚度、腹板厚度、波形钢板厚度、墙体厚度、轴压比、剪跨比和配筋率对带栓钉波形钢板-混凝土组合墙受力性能的影响。型钢、墙体厚度、轴压比和剪跨比对组合墙承载力影响较大;大栓钉间距、钢板厚度较薄、高轴压比和低剪跨会严重降低组合墙延性性能;配筋率和栓钉直径对组合墙承载力和延性影响不大。

5)利用ABAQUS,采用精细化有限元模型可以较好地模拟波形钢板-混凝土组合剪力墙试件的峰值承载力、滞回性能及破坏形态,有限元计算结果与试验值吻合度较好。带栓钉波形钢板与混凝土具有较好的组合效应,其中带栓钉竖向波形钢板与混凝土组合性能最优。界面黏结作用的存在可以使得竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙峰值承载力提高大约5.9%,水平波形钢板-混凝土组合剪力墙峰值承载力提高18.2%。因此,界面黏结作用对波形钢板-混凝土组合剪力墙承载力的影响不可忽略。

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