钢管壁厚对钢管混凝土翼墙加固柱的计算分析

王建滨 张庚彪 龙秋颖

摘要：采用有限元数值模拟的分析方法对翼墙加固柱进行抗震性能分析，研究钢管混凝土翼墙

对翼墙加固柱的极限承载能力、延性性能、耗能能力以及破坏形式等。

关键词：钢管混凝土翼墙加固柱；骨架曲线；滞回曲线；耗能能力

1.模拟目的

本文模拟了钢管壁厚对钢管混凝土翼墙加固柱的性能影响分析，通过分析应力云图、滞回曲线和骨架曲线得出钢管壁厚对加固柱的性能影响，从而得出相应的结论，从而进一步完善加固理论。

2.模拟构件

混凝土柱尺寸为500×500mm，柱高为1.8m，，箍筋为8@ 200mm，底端加密箍筋为8@100mm，两侧的翼墙为钢管混凝土，用钢套箍将钢管混凝土翼墙端部与钢筋混凝土柱固结在一起，其它部位无连接，钢套箍为高度为300mm，厚度为5mm。

表1钢管混凝土翼墙加固构件模拟试件表

试件编号 n t（mm）

JGZ-1 0.3 3

JGZ-2 0.3 5

JGZ-3 0.3 7

JGZ-4 0.5 3

JGZ-5 0.5 5

JGZ-6 0.5 7

JGZ-7 0.7 3

JGZ-8 0.7 5

JGZ-9 0.7 7

3.模拟结果

3.1滞回曲线

在轴压比为0.3、0.5、0.7时，翼墙中钢管厚度为3mm、5mm、7mm的钢管混凝土翼墙加固柱的构件滞回曲线如下图2、3、4所示

圖.2 JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3 图.3 JGZ-4、JGZ-5、JGZ-6 图.4 JGZ-7、JGZ-8、JGZ-9

从三组的滞回曲线可以看出，钢管厚度t=7mm的加固构件的滞回曲线的峰值最大，t=3mm的加固构件滞回曲线峰值最小，说明钢管厚度越大钢管混凝土翼墙加固柱的极限承载力越大。随着加载的继续进行，滞回曲环的峰值出现了下降，不同钢管厚度下降的趋势也不同，钢管厚度为3mm的加固柱下降趋势比钢管厚度为7mm的加固柱下降趋势大，说明随着钢管厚度的增大钢管混凝土翼墙加固柱的延性增加。

3.2 试件的骨架曲线

在轴压比为0.3、0.5、0.7时，翼墙中钢管厚度为3mm、5mm、7mm的钢管混凝土翼墙加固柱的构件骨架曲线如下图4、5、6所示。

图4 JGZ-1、JGZ-2、JGZ-3 图5 JGZ-4、JGZ-5、JGZ-6 图6 JGZ-7、JGZ-8、JGZ-9

从图4、5、6可以看出，钢管厚度的增加钢管混凝土翼墙加固柱的极限承载力增大。

在骨架曲线的前期弹性阶段，钢管厚度为7mm的钢管混凝土翼墙加固的钢筋混凝土柱的斜率最大，说明随着钢管厚度的增加构件的弹性阶段的刚度增大，加载后期骨架曲线均有一段保持水平，表现出钢管混凝土翼墙加固柱具有良好的塑性性能；随着荷载继续加载，骨架曲线出现下降趋势，但钢管厚度越大加固构件的延性越好。

4.结论

（1）利用有限元软件ABAQUS以轴钢管厚度为参数建立钢管混凝土翼墙加固钢筋混凝土柱模型，并进行了模拟分析，从提取的滞回曲线和骨架曲线上可以看出，钢管混凝土翼墙加固柱均具有较好的耗能能力及抗震性能。

（2）钢管混凝土翼墙加固柱中钢管厚度对加固构件抗震性能影响是明显的。对比不同钢管厚度的加固柱可以看出，随着钢管混凝土翼墙中钢管的厚度的增加，加固构件的极限承载力增大；钢管厚度对加固柱刚度有一定的影响，钢管厚度越大，钢管混凝土翼墙加固钢筋混凝土柱的刚度越大。