间隙对自复位三重钢管约束屈曲支撑性能影响分析

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722093

摘要：为研究间隙对自复位三重钢管约束屈曲支撑性能的影响，采用ABAQUS对不同间隙情况下的支撑进行有限元建模，并对比滞回性能。得出结论：合理的间隙取值应在1.5mm与2.5mm之间。

关键词：间隙； 自复位；有限元

中图分类号：TU352.1文献标识码：A

2015年，喻圣洁开发了一种自复位三重鋼管约束屈曲支撑 [1，2]。为研究内外套管与中间管间隙大小对支撑性能的影响，采用ABAQUS对不同间隙情况下的支撑进行有限元建模，并对比滞回性能。

1 构件设计

设计了一组试件，三管间隙δ分别为0.5、1.5、2.5、3.5、45，其他参数如表1所示。

2 有限元建模

复位筋材料选取芳纶1414，钢材本构采用三折线模型，耗能管为Q195低屈服钢材，其余部分钢材为Q460高强钢。加载方式采用单周往复线性加载，每圈位移最大幅值是耗能管屈服位移Δby的整数倍，分别为Δby，2Δby，4Δby，6Δby，8Δby，10Δby，12Δby。

3 有限元模拟分析

经模拟运算，得到支撑的滞回曲线如图1所示，残余变形情况如表1所示。

从图2（a）和表2可以看出，当间隙δ为0.5mm时，支撑在加载倒数第二圈到达了最大受压变形16.405mm，而加载最后一圈，最大受压变形只有4.67mm，由于间隙的缩小，核心管受压变形时，开孔部分从第五圈开始孔壁间发生受压接触，使得受压变形能力出现短暂的加强，如图3所示。但随着开孔处高阶塑性变形累积，套箍效应愈发显著，最终阻碍了受压变形和受压承载力的增长，因此外圈耗能量较少。当间隙增大时，此类现象不明显。从表2还可发现，δ由1.5mm变为2.5mm时，最大受拉变形有显著增加，最大受压变形微弱减小，最外圈耗能量增加，支撑性能有略微提升；δ由2.5mm变为3.5mm时，无论是最大变形还是耗能量都显著减弱；当间隙变为4.5mm时，最大受拉变形进一步较小，显示受压段出现了明显的屈曲。

结合以上，支撑在δ取1.5mm～2.5mm之间时性能最佳，建议合理的间隙取值为1.5mm～2.5mm。

4 总结

内外套管与中间耗能管间隙过小会导致耗能管孔壁过早接触，间隙过大则丧失对中间管的约束能力使其屈服前就已屈曲，对支撑承载力和耗能能力都是不利的，分析表明合理的间隙取值应在1.5mm与2.5mm之间。

参考文献：

[1]喻圣洁.一种自复位三重钢管约束屈曲支撑及其制作工艺：中国，ZL201310543104.2[P].20151028.

[2]喻圣洁，郑廷银.自复位三重钢管约束屈曲支撑性能分析[J].江苏建筑职业技术学院学报，2016，16（4）：2022，30.

作者简介：喻圣洁，男，江苏徐州人，助理讲师，硕士。