漿錨連接裝配式剪力墻Abaqus滯回模擬結(jié)果準(zhǔn)確性驗(yàn)證

1.裝配式剪力墻試件模型

1.1試件構(gòu)造與尺寸

試件分為上下兩段墻體，下段預(yù)制墻預(yù)留豎向插件，待上下段墻體豎向插入拼裝就位后，在預(yù)留管道內(nèi)注入高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料，實(shí)現(xiàn)兩段墻的漿錨連接,模型幾何尺寸及配筋,見(jiàn)圖1所示[1]。

圖1 試件構(gòu)造與尺寸

1.2試驗(yàn)材料

構(gòu)件采用HRB335級(jí)鋼筋直徑8mm、10mm、12mm、14mm，參數(shù)見(jiàn)表1；采用C45級(jí)混凝土參數(shù)[1],見(jiàn)表2。

表1 鋼筋材料參數(shù)

注：E為彈性模量；μ為泊松比；ρ為密度；fy為屈服強(qiáng)度；fu為極限強(qiáng)度。

表2 混凝土材料參數(shù)

注：E為彈性模量；μ為泊松比；ρ為密度；fc為抗壓強(qiáng)度；ft為抗拉強(qiáng)度。

1.3試件有限元模型與邊界條件

拼接縫處采用“外高內(nèi)低”;的“Z”;形拼縫，拼縫處填充彈性密封膠。密封膠材料模型選自文獻(xiàn)[2]提到的Reduced Polynomial材料模型參數(shù)替代[2],見(jiàn)表3。

表3 彈性膠粘材料參數(shù)

網(wǎng)格應(yīng)用Abaqus隱式計(jì)算T3D2單元,單元數(shù)量8752個(gè)；模型漿錨連梁?jiǎn)卧獞?yīng)用ABAQUS隱式計(jì)算B31單元,單元數(shù)量720個(gè)；模型漿錨連接彈簧單元應(yīng)用Abaqus隱式計(jì)算DASHPOTA單元,單元數(shù)量800個(gè).網(wǎng)格尺寸控制在40mm，漿錨連接有限元處理如圖2。

圖2 漿錨連接有限元

II-a漿錨連接部位采用彈簧-梁模型模擬，彈簧-梁模型由吉林建筑科技學(xué)院周文君老師提出。

初始分析步，約束地梁兩端部，防止模型出現(xiàn)水平位移.一階段分析步，在剪力墻頂梁幾何中心位置，沿豎直施加軸壓力，軸壓比控制為0.10，同時(shí)約束住剪力墻平面外轉(zhuǎn)動(dòng)及平面外移動(dòng)。二階段分析步，水平荷載采用力和位移混合控制加載模型，其中力加載階段參照文章將力值折算成位移，加載曲線見(jiàn)圖3。

圖3 時(shí)間-位移加載曲線

2.II-a漿錨連接部分處理

2.1彈簧-梁模型介紹

“彈簧-梁?jiǎn)卧?/span>”;模型忽略掉代表砂漿的塊體單元，砂漿力學(xué)影響由彈簧-梁?jiǎn)卧纬伞皬椈?梁?jiǎn)?/span>元體系”取代“彈簧-梁?jiǎn)卧w系”;的梁?jiǎn)卧环矫鎸?shí)現(xiàn)垂直套筒方向剪力傳遞，另一方面實(shí)現(xiàn)砂漿與鋼筋及混凝土的粘結(jié)；“彈簧-梁?jiǎn)卧w系”的彈簧單元在梁?jiǎn)卧Ш笙拗粕皾{與鋼筋及混凝土的滑移運(yùn)動(dòng)，有效的模擬了漿錨連接發(fā)生強(qiáng)度破壞后鋼筋與混凝土的滑移脫離現(xiàn)象，見(jiàn)圖4。

圖4彈簧-梁模型

2.2彈簧-梁模型有限元計(jì)算參數(shù)確定

應(yīng)用彈簧-梁模型模擬II-a漿錨連接部位，需要確定梁?jiǎn)卧捎玫牟牧夏Ｐ汀⒔孛鎸傩缘闹睆紻，彈簧單元?jiǎng)偠菿信息。

2.2.1材料模型確定

梁?jiǎn)卧捎?/span>彈塑性材料模型，彈性模量、密度、強(qiáng)度、塑性應(yīng)變?nèi)∮?/span>漿錨連接灌漿參數(shù)值。

2.2.2屬性、剛度確定

調(diào)整梁?jiǎn)卧孛鎸傩缘闹睆紻，彈簧單元?jiǎng)偠菿進(jìn)行Abaqus模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)標(biāo)，對(duì)標(biāo)差最小組的D、K值作為II-a漿錨連接部位梁?jiǎn)卧孛鎸傩缘闹睆紻，彈簧單元?jiǎng)偠菿的參數(shù)值,對(duì)標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)[3]。對(duì)標(biāo)試件16-1.0-40、16-1.2-40，試件編號(hào)形式為“A-B-C”，其中“A”;表示鋼筋直徑，“B”表示鋼筋基本錨固長(zhǎng)度擴(kuò)大系數(shù)，“C”表示波紋管直徑[3]，有限元模型見(jiàn)圖5。

圖5 漿錨連接有限元模型

Abaqus模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)標(biāo)差最小組的D=5mm，K=150N/mm，對(duì)標(biāo)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 漿錨連接節(jié)點(diǎn)Abaqus模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)標(biāo)

3.漿錨連接裝配式剪力墻Abaqus滯回性能分析結(jié)果

3.1滯回曲線與骨架曲線對(duì)比

加載初期試件處于彈性受力狀態(tài)，加載與卸載位移曲線基本重合，荷載加載到195kN拼縫處部分混凝土出現(xiàn)損傷，逐漸形成水平貫通；當(dāng)荷載達(dá)到348kN時(shí)，邊緣構(gòu)件拼縫處豎直分布鋼筋屈服，試件進(jìn)入屈服階段，如圖7。

圖7 鋼筋應(yīng)力云圖

模擬與試驗(yàn)的滯回曲線如圖8，對(duì)比滯回曲線與文獻(xiàn)[1]圖8(b)發(fā)現(xiàn)，最大位移與峰值力幾乎一致，滯回環(huán)相對(duì)飽滿，但模擬中加載后期各階段的峰值力略低，這點(diǎn)與試驗(yàn)結(jié)果不太一致.但這樣的問(wèn)題，在其他文章的模擬與試驗(yàn)的對(duì)比中總是會(huì)出現(xiàn)的，其主要原因是試驗(yàn)中鋼筋與混凝土間的粘結(jié)-滑移效應(yīng)在模擬中采用加快鋼筋材料本構(gòu)里峰值應(yīng)力衰減速率來(lái)等效，這種等效一定程度上造成模擬得到的滯回曲線其后期峰值力低于試驗(yàn)值。

模擬與試驗(yàn)的骨架曲線如圖9，對(duì)比骨架曲線與文獻(xiàn)[1]圖8(b)發(fā)現(xiàn)模擬與試驗(yàn)骨架曲線的走勢(shì)基本一致。

3.2承載力對(duì)比

對(duì)比模擬與試驗(yàn)的開(kāi)裂水平力Fcr、屈服水平力Fy和峰值水平力Fp，見(jiàn)表4.可以看出，模擬得到Fcr略高于試驗(yàn)結(jié)果，F(xiàn)y與試驗(yàn)結(jié)果接近，F(xiàn)p略低于試驗(yàn)結(jié)果。“彈簧-梁?jiǎn)卧?/span>”模型在裝配式漿錨連接結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算上精度很好，幾乎與試驗(yàn)接近。

表4 模擬與試驗(yàn)承載力對(duì)比

4.結(jié)論

（1）模擬中使用的“彈簧-梁?jiǎn)卧?/span>”模型彈簧剛度偏大，在以后的計(jì)算中需要適當(dāng)降低剛度；

（2）模擬結(jié)果與試驗(yàn)的開(kāi)裂水平力、屈服水平力和峰值水平力的數(shù)值幾乎相同，Abaqus計(jì)算裝配式漿錨連接結(jié)構(gòu)承載力方面精度很好。

參考文獻(xiàn)

[1]陳云剛,劉家斌,郭正興,等.裝配式剪力墻水平拼縫鋼筋漿錨搭接抗震性能試驗(yàn)[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,45(6): 83-89．

[2]雍占福,王瑞華,王文峰,等.基于 ABAQUS 炭黑填充三元乙丙橡膠超彈性本構(gòu)模型的分析與比較[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版),2018,39(1): 80-89.

[3]王守晗.預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件鋼筋約束漿錨搭接試驗(yàn)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2018.

文件.7z