基于 Ansys 的钢箱—混凝土组合梁受力性能分析

沈志昊

(胜利油田胜建集团建安工程处，山东东营 257000)

0 引言

钢箱—混凝土组合梁是一种新型钢—混凝土组合梁[1］(见图1)，文献[1］通过试验初步研究了此类梁的抗弯性能，文献[2］～[4］对此类梁的局部稳定性、抗弯性能、抗剪性能等进行了进一步研究。文献[5］报道了这种新型组合梁的初步应用。日本学者Nakamuraa S等[6］对钢箱—混凝土梁也进行了试验研究，结果表明钢箱—混凝土梁的极限抗弯能力比钢箱梁模型大25%以上，延性增大6.5倍以上。

图1 钢箱—混凝土梁示意图

本文利用文献[1］～[4］钢箱—混凝土组合梁试验研究的受力性能，基于Ansys软件中，对钢箱—混凝土组合梁进行了三维空间有限元分析。分析计算结果与文献[3］中试验结果吻合性良好。

1 基于Ansys的钢箱—混凝土试验梁有限元分析模型

1.1 有限元分析模型

钢箱采用三维4节点板壳单元(Shell181)，适于模拟薄壳至中等厚度壳结构;内填混凝土采用三维加筋混凝土实体单元(Solid65)，适于模拟无筋或加筋的混凝土结构，具有受拉开裂和受压破碎性能。钢板与混凝土之间的相互作用采用间隙单元(Link10)模拟，忽略钢板与混凝土之间的粘结作用，单元属参数KEYOPT(3)=1，仅受压选项;计算模型如图2所示。

1.2 钢材和混凝土应力—应变关系

钢材采用的三段折线应力—应变关系:在钢材屈服前采用线性关系，直线斜率为弹性模量Es=2.0×105MPa，屈服阶段水平直线，钢材强化段的起始应变 εt=0.002 8，E′按 Y.Higashibata 建议取 E′=0.01Es(见图3)。

图2 计算模型图

图3 钢材应力—应变关系

1.3 混凝土本构关系和破坏准则

混凝土应力—应变关系采……