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鋼管與核心混凝土之間的粘結(jié)問題是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)最基本的理論問題之一。近20年來，國內(nèi)外眾多學者開始了這方面的試驗研究工作，取得了一些重要成果。鋼管與混凝土之間的相互作用非常復雜，用純理論的方法來研究鋼管混凝土界面抗剪粘結(jié)性能十分困難，采用有限元分析進行鋼管混凝土界面抗剪粘結(jié)性能的數(shù)值模擬是比較經(jīng)濟和有效的方法，有限元分析的關鍵在于有限元分析模型的確定，包括單元的選取、材料本構(gòu)關系和破壞準則的確定等，而且，鋼管與混凝土兩種材料的共同工作的模擬，即鋼管與混凝土界面的處理為有限元分析增加了難度。本研究將利用大型有限元分析軟件ANSYS對界面抗剪粘結(jié)性能進行模擬。
選用ANSYS中的SHELL181殼單元來模擬鋼管。鋼材的應力—應變曲線按圖選取，考慮材料的彈塑性時，使用多線隨動強化準則，采用Von Mises屈服準則和相關流動法則。屈服強度、抗拉強度、彈性模量、泊松比根據(jù)鋼材的試驗結(jié)果選取。
選用ANSYS中的SOLID65三維實體單元模擬混凝土。采用Solid65單元特有的混凝土單元數(shù)據(jù)來定義混凝土的強度準則，核心混凝土立方體抗壓強度、彈性模量、泊松比取試驗值。軸心抗壓強度fc=0.76fcu，抗拉強度ft=0.26fcu2 /3。雙軸抗壓強度fcb=1.2fc、靜水應力狀態(tài)下的雙軸壓縮的極限抗壓強度和單軸的極限抗壓強度按程序默認值取，即f1=1.45fc，f2=1.725fc，張開裂縫的剪力傳遞系數(shù)t=0.5，閉合裂縫的剪切傳遞系數(shù)c=0.9。采用Willam Warnke五參數(shù)破壞準則檢查混凝土開裂和壓碎。模型 選用Solid65來模擬核心混凝土時，單元Solid65在求解過程中每迭代一次，就需要檢驗單元是否有開裂現(xiàn)象，是否壓碎，且不斷對剛度矩陣進行修正。
關于鋼管與混凝土界面的處理選用ANSYS中的接觸單元CONTAC173、目標單元TARGE170，在大量計算的基礎上，將接觸剛度的比例因子取為0.1，核心混凝土與鋼材的摩擦系數(shù)方鋼管混凝土取0.2，圓鋼管混凝土取0.3，最大摩擦力取混凝土的抗拉應力。
網(wǎng)格劃分質(zhì)量的好壞直接影響計算結(jié)果的準確性及收速度，同時由于Solid65單元本身是采用彌散裂縫模型和最大拉應力開裂判據(jù)，很多情況下會因為應力集中而使混凝土提前破壞，因此，在實際應用過程中應該對單元劃分進行有效控制，根據(jù)大量的計算，本計算模型只要當最小單元尺寸不小于2cm時，就可以有效的避免應力集中帶來的問題，同時考慮要得到合理計算精度和恰當?shù)氖諗克俣�，計算模型單元尺寸均取�?cm。
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