再生混凝土柱軸心受壓性能有限元數(shù)值模擬

郭易奇

（沈陽建筑大學(xué)規(guī)劃建筑設(shè)計研究院）

1 引言

再生混凝土的產(chǎn)生使混凝土形成“產(chǎn)生——廢棄——重生”的循環(huán)[1-2]。馬輝等[3]對11 根碳纖維布（CFRP）約束型鋼再生混凝土柱進(jìn)行了軸壓性能研究，在CFRP 約束型鋼的作用下，再生粗骨料取代率的取值對試件軸壓承載力影響較小。林慶哲[4]采用廢棄纖維增強(qiáng)再生混凝土，研究了廢棄纖維再生混凝土柱的軸壓和抗震性能。

本文采用ABAQUS有限元數(shù)值模擬軟件，對再生混凝土柱的軸心受壓力性能進(jìn)行研究，設(shè)計變量為再生骨料取代率0%、50%、100%和長細(xì)比2mm、5mm、8mm，得到荷載—側(cè)向變形曲線，分析再生混凝土柱的破壞特征和軸心受壓承載力，提出再生混凝土軸心受壓承載力的計算方法。

2 有限元模型建立

2.1 材料本構(gòu)模型

采用實(shí)體單元C3D8R進(jìn)行再生混凝土模擬，本構(gòu)關(guān)系模型采用肖建莊[4]提出的再生混凝土塑性損傷模型，見式（1），a和b為兩段式模型的模型參數(shù)。

鋼筋采用桁架單元T3D2進(jìn)行模擬，因此鋼筋選用彈塑性模型和雙折本構(gòu)模型，如式（2）所示。

式中：k為鋼筋硬化階段的斜率；fy為鋼筋的屈服強(qiáng)度；εy為屈服強(qiáng)度對應(yīng)的應(yīng)變。

2.2 模型建立

共建立5 根截面尺寸為300mm×300mm 的再生混凝土柱試件數(shù)值模型。再生骨料取代率分別為0%、50%、100%；柱長分別為600mm、1500mm、2400mm，對應(yīng)的長細(xì)比分別為2mm、5mm、8mm。再生混凝土柱有限元模型參數(shù)列于表1中。

表1 有限元模型柱參數(shù)

加載方式為軸心單調(diào)加載，通過位移控制荷載的施加。采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)對再生混凝土柱有限元模型進(jìn)行單元劃分，網(wǎng)格的最大尺寸為25mm×25mm。……