钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元分析

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发布时间：2021-09-13

资料介绍

钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元分析
徐礼华李锦辉丁仕苗
(武汉大学土木建筑工程学院 430072)(武汉大学设计研究总院 430072)
[提要]在试验研究的基础上,通过分析叠合梁二次成型、二次受力的过程,考虑材料非线性,提出钢纤维混
凝叠合梁非线性有限元分析方法;运用C+*语言编制了钢纤维混凝上叠合梁从加载→开裂→破坏的全过程
[关键词] 钢纤维混凝上叠合梁非线性有限元分析本构模型分析程序,经与试验结果对比,两者吻合较好。
language, considering material nonlinear. By using the program, the nonlinear analysis for SFRC composite beam Nonlinear finite element program for steel fiber reinforced concrete (SFRC) composite beams is compiled with C++
model from initial loading, cracking,yielding to failing is carried on calcuating the cracking. ultimate load and deflec
tion. The caleulated results correspond well to the experimental results.
Keywords:steel fiber reinforoed concrete,composite beam;nonlinear analysis;constitutive model
一引言应片
钢纤维混凝土用于叠合构件,能减缓“受拉钢筋应 206 66@100 206 素混凝
力超前”现象,从而改善叠合构件的正常使用性能,钢 06年100
纤维混凝土叠合构件由于二次成型二次受力,故试验 2918 钢纤作
1001050 350 350 1150 混土
周期长,若用试验方法系统、全面地分析每个因素对 3000 [150 11304
其受力性能和正常使用性能的影响,难度较大,且要耗
费大量的人力物力和资金,为解决这一问题,运用非图1试件构造
线性有限元方法,针对钢纤维混凝土叠合梁所选用的材料性能及有关参数表1
2. 表格
葉
号
截面寸
(am
相土立方美度
(至㎡)
纤车
积念
数目
旺收度
NWmm
Eo1
(x10
Nmm
Eu2
(x3g
Mm)
/a
(N/mr
1
A
无
fkl
100
SVRCBI
SFRCR2
SFHLR3
SFRCB4
5FHU2R5
SFRCR0
5WHL87
SFROM
SWRRM
SFICBID
SFBCBE
0BI
0R2
151
174
143
163
164
142
162
155
166
158
150
163
148
189
397
160
171
135
173
170
178
2305
187
183
179
160
312
305
288
298
305
300
29%
306
292
312
30
315
28
33.3
27.9
20.5
34.9
21.4
22.6
20.5
221
225
2L4
22.5
30.7
23.9
244
21.3
25.2
35.0
26.2
26.5
26.2
26.5
21.3
26.2
26.5
24.4
26.5
0.5
0.5
1.0
1.0
1.5
1.5
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
0
0
27.25
287.25
287.25
287.25
287.25
287.25
417.47
417.47
338.00
417.47
417.47
287.25
417.47
0.308
0.290
0.257
0.33
0.202
0.308
0.257
0.365
0.257
0.200
0.268
0.300
0.274
0.276
0.261
0.284
0.316
0.24
0.285
1.284
0.235
0.261
0.284
0.285
0.276
0.285
2.11
L.85
1.47
2.18
1.51
1.58
1.47
L.35
1.57
1.52
1.59
1.98
1.64
3. 文字
单元类型边界条件、加载条件及其两次成型、两次受
力的特点,分析其荷、开裂、屈服直到破坏的整个过
程,并将有限元分析结果与试验结果进行对比分析。
二试验模型
共制作叠合梁试件13根,其中11根的预制部分
掺入钢纤维,不掺钢纤维的叠合梁2根作为对比梁。
梁的尺寸为150x300x3000;受拉钢筋分别采用
HRB335级和HPB235级钢筋;钢纤维选用剪切型,长
径比为47.3.试件构造和加载情况如图1所示,材料
性能参数见表1.试验结果见表2。
三、非线性材料本构模型及强度准则
1.基本假定
4. 文字
在非线性有限元分析过程中,为简化计算采用如治/6为制荣纤建温上立方蛋度:心为合梁尼混凝上立方强度8ng为钢纤维部
下四项基本假定:1)钢纤维混凝土混凝土均处于平面土性模量:Eug为面土性粮量;/为量野解制土扰强度。
应力状态,不考虑收缩,徐变影响:2)钢筋处于单轴应混凝土单向受压的应力-应变关系采用 Saene 公
力状态,不考虑强化:3)预制梁与后浇层混凝土之间的式,其表达式见式(1),屈服准则采用Miscs屈服准则,
叠合面近似为一平面;4)构件的变形遵守小变形理论。硬化准则为等向硬化。
2.混凝土钢纤维混凝土的本构模型及强度准则 0= Enε (0≤ε≤)(1)
考虑到模型试验为单调加载,故混凝土及钢纤维 1+150-21/8+5/6
混凝土采用非线性弹性本构模型。