摘要:為研究間隙對自復位三重鋼管約束屈曲支撐性能的影響,采用ABAQUS對不同間隙情況下的支撐進行有限元建模,并對比滯回性能。得出結論:合理的間隙取值應在1.5mm與2.5mm之間。
關鍵詞:間隙;自復位;有限元
中圖分類號:TU352.1[HTH]文獻標識碼:A
2015年,喻圣潔開發了一種自復位三重鋼管約束屈曲支撐 [1,2]。為研究內外套管與中間管間隙大小對支撐性能的影響,采用ABAQUS對不同間隙情況下的支撐進行有限元建模,并對比滯回性能。
[ZK(]1 構件設計
設計了一組試件,三管間隙δ分別為0.5、1.5、2.5、35、4.5,其他參數如表1所示。[ZK)]
2 有限元建模
復位筋材料選取芳綸1414,鋼材本構采用三折線模型,耗能管為Q195低屈服鋼材,其余部分鋼材為Q460高強鋼。加載方式采用單周往復線性加載,每圈位移最大幅值是耗能管屈服位移Δby的整數倍,分別為Δby,2Δby,4Δby,6Δby,8Δby,10Δby,12Δby。
3 有限元模擬分析
經模擬運算,得到支撐的滯回曲線如圖1所示,殘余變形情況如表2所示。
最外圈耗能量(KJ)22.8325.5625.7322.8525.41
從圖1(a)和表2可以看出,當間隙δ為0.5mm時,支撐在加載倒數第二圈到達了最大受壓變形16.405mm,而加載最后一圈,最大受壓變形只有4.67mm,由于間隙的縮小,核心管受壓變形時,開孔部分從第五圈開始孔壁間發生受壓接觸,使得受壓變形能力出現短暫的加強,如圖3所示。但隨著開孔處高階塑性變形累積,套箍效應愈發顯著,最終阻礙了受壓變形和受壓承載力的增長,因此外圈耗能量較少。當間隙增大時,此類現象不明顯。從表2還可發現,δ由1.5mm變為2.5mm時,最大受拉變形有顯著增加,最大受壓變形微弱減小,最外圈耗能量增加,支撐性能有略微提升;δ由2.5mm變為3.5mm時,無論是最大變形還是耗能量都顯著減弱;當間隙變為4.5mm時,最大受拉變形進一步較小,顯示受壓段出現了明顯的屈曲。
結合以上,支撐在δ取1.5mm~2.5mm之間時性能最佳,建議合理的間隙取值為1.5mm~2.5mm。
4 總結
內外套管與中間耗能管間隙過小會導致耗能管孔壁過早接觸,間隙過大則喪失對中間管的約束能力使其屈服前就已屈曲,對支撐承載力和耗能能力都是不利的,分析表明合理的間隙取值應在1.5mm與2.5mm之間。
參考文獻:
[1]喻圣潔.一種自復位三重鋼管約束屈曲支撐及其制作工藝:中國,ZL201310543104.2[P].20151028.
[2]喻圣潔,鄭廷銀.自復位三重鋼管約束屈曲支撐性能分析[J].江蘇建筑職業技術學院學報,2016,16(4):2022,30.
作者簡介:喻圣潔,男,江蘇徐州人,碩士,助理講師。