有限元模拟FRP筋混凝土双向板的冲切过程

资料大小：620KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-04

资料介绍

有限元模拟FRP筋混凝土双向板的冲切过程
侯黎黎。，张亚坤
(1．黄河水利职业技术学院，河南开封475004；2．小流域水利河南省高校工程技术研究中心，河南开封475004)
摘要：为了探索运用有限分析法研究集中荷载作用下纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)筋混凝土
双向板的冲切受力性能的可行性，运用ANSYS软件建立了FRP筋混凝土双向板的有限元模型，并模拟了FRP筋混
凝土双向板在集中荷载作刚下从加载开始到发生冲切破坏的整个受力过程，得到了FRP筋混凝土板ANSYS分析
的荷载一挠度(P一叫)曲线，并将其与偏置集中荷载作用下FRP筋混凝土双向板的冲切试验研究所得P一曲线进行
对比分析。对比成果表明：ANSYS分析P— 曲线与试验P—W曲线吻合较好，在研究FRP筋混凝土双向板的冲切破
坏机理时，运用ANSYS软件模拟分析替代部分冲切试验研究是行之有效的新途径。对FRP筋混凝土双向板冲切
受力过程的P—W曲线进行分析，得知集中荷载作用下FRP筋t昆凝土双向板的破坏是发生在板局部的脆性破坏，混
凝土强度、筋材、配筋率、荷载位置等因素是影响P一曲线形状、最高点、曲线斜率的主要因素。
关键词：纤维增强塑料；混凝土板；冲切；ANSYS；有限元
中图分类号：TU37；TU57 文献标志码：A 文章编号：1001—5485(2014)05—0087—05
1 研究背景
研究集中荷载作用下复合材料筋混凝土双向板
的冲切破坏具有重要的理论价值和实际意义，然而，
国内外对这方面的研究却较少，尤其是纤维增强塑
料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)筋混凝土双向板
在集中荷载作用下冲切受力性能的有限元模拟鲜有
报道。对混凝土双向板的研究常常采用混凝土板的
试验方法。试验研究成本较高，研究周期较长。随
着电子计算机硬件和软件技术的不断发展，借助有
限元代替冲切试验研究将成为研究集中荷载下混凝
土双向板冲切性能的一个研究方向。混凝土板的荷
载一挠度曲线(P—W曲线)能够综合反映构件的承载
力、变形、延性等性能¨ J，因此，研究混凝土板的
P一曲线具有重要意义。本文在试验研究的基础
上，通过ANSYS软件模拟分析得到了FRP筋混凝
土双向板P—W曲线，并与试验所得P一曲线进行对
比分析，发现ANSYS分析得到的P—W曲线与试验所
得P—W曲线吻合较好。ANSYS分析所得混凝土板
的极限承载力略大于试验值。
2 试验板设计与试验方法
本次试验分别以混凝土强度、FRP筋配筋率、混
凝土板内增强筋的材料、荷
载作用位置等为参数设计
了8块正方形混凝土板，如
图1所示，虚框表示荷载作
用位置。板的尺寸为
1．8 m×1．8 m×0．15 m，底
层配有双向FRP筋~blO@
0．125 m。试验双向板的计
算跨度为1．5 m，FRP筋保
护层厚度为0．015 m J。试
验板的配筋设计为S-1配
置13 16钢筋(0．97％)；
S一2 配置9q910FRP 筋
I． !：8地一
’ (a)平面。I
[=====二==== 寸
二二五二] 下
。 (b)断面 ‘
图1 试验双向板示意图
Fig．1 Schematic
diagram of two-way slab
for the test
(0．29％)和4 16钢筋(0．3％)；S-3至S一8分别配置
9，17，13，13，13，13根 10的FRP筋，配筋率分别为
0．29％，0．29％，0．55％，0．42％，0．42％，0．42％。
试验双向板四边均匀放置球窝支座以达到四边
简支的效果，将球窝支座放置在支撑钢框上，使用液
压千斤顶和油泵通过BLR一1型100 t拉压力传感
器对试验板进行加压，并通过CM一2B型静态应变
测试仪对荷载进行控制。以初估破坏荷载的1／10
左右为加载级差进行试验 j，同时通过安装在荷载
作用中心板底面的位移传感器读出在每级荷载对应
的挠度值，最后得到试验纤维增强塑料筋混凝土双
向板的P一曲线，如图2中(a)至(h)的实线所示。