考虑几何缺陷的钢管混凝土黏结滑移数值模拟

赵卫平，王振兴，陈佳麟，朱彬荣

(1.中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院，北京100083；2.中国电力科学研究院有限公司，北京100192)

大跨越输电铁塔中，钢管混凝土结构具备解决大直径钢管局部屈曲、改善法兰连接等问题的优势，已逐渐成为主材构件[1]。钢管混凝土柱作为主要承载构件，受多种荷载作用，复杂的受力状态对钢管和混凝土的协同工作性能提出了更高的要求[2-3]。钢-混界面黏结性能是二者协同工作的基础，因此有必要深入研究[4-6]。

钢-混界面黏结力由化学胶结力、机械咬合力和摩擦力三部分组成[7-8]；宏观试验方法主要为推出试验，从力学性能研究界面黏结破坏过程[9-11]。随着商业有限元软件的日臻完善和普及，越来越多的学者采用数值方法研究钢-混界面的黏结-滑移行为。康希良等[12]采用接触分析模拟了钢管与混凝土界面作用，结果表明库伦摩擦滑动准则适用于模拟钢-混界面的切向力学行为。王振等[13]通过在同一节点处设置两个切向和一个法向弹簧单元来模拟钢管节点与混凝土节点的相互作用，发现考虑黏结-滑移时与试验结果较为接近。Hwang等[14]提出了等效刚度合并法连接钢管和混凝土界面的有限元模型，得到了当钢管径厚比小于100时必须考虑界面黏结作用的结论。文献[15]采用声发射技术对推出过程中钢-混界面黏结-滑移过程进行实时监测，结果显示化学胶结力随推出荷载的增大逐步丧失，钢-混界面的破坏是一个逐步剥离的过程。……