在 混 凝 土 中掺 入 体 积 率 分 别 为 0．09％、0．05％的 钢 纤 维和 聚 丙 烯 纤 维得 到 混 杂 纤 维 混 凝 土 ，试验 确 定 了混 杂纤维混凝土与普通 混凝 土的基本参数 ，利 用混凝土地铁 管片的数值模拟方法和试验所得参数研 究 了混凝 土地铁 管 片的力学性能 ，分析 比较 了有限元模拟得 到的结果。结果表明 ：在 同等条件 下 ，混杂 纤维混凝 土地铁 管片的承栽能力 高于普通混凝土地铁 管片 ，同时也验证 了用该数值模拟 法研 究混凝 土地铁管 片性能的可行 性。 关键词 ：混杂纤维混凝 土；地铁 管片 ；数值模拟 ；力学性能 Abstract：By mixingthesteelfiberbyvolumeratioof0．09％ andpolypropylenefiberbyvolumeratioof0．05％ 。hybrid fibersubway concrete is prepared．The materialparametersofthe subway concrete and plain concrete are obtained by experiment．Then，combining with the experimentalparamete~，mechanicalproperties ofthe two concrete segments ale researched using numericalsimulation method．Theresearch resultsindicate thatthe bearing performance of hybrid fiber concrete subway segmentsishigherthan thatof plainconcrete segments，which isagreewith the experimentalresuhs，and thenumericalsimulationmethodforanalyzingtlleperform anceofconcretesubwaysegmentsisfeasible． Keywords：Hybridfiberconcrete；Subwaytunnel；Numerical；Simulation；Mechanicalproperties 中 图分 类号 ：TU525 文献 标 识 码 ：A 文 章 编 号 ：1000—4637(2012)10—33—03 0 前 言随着纤 维 混凝 土 技术 的进 步 ，纤 维混 凝 土材 料 应 用 经 验 的 累积 以 及 人们 对 普 通 钢 筋 混 凝 土 管 片 存 在 问题 的认 识 ，将 纤维 混 凝土 应 用 于地 铁 管 片 预 制 已是 大势所 趋【 。 目前 国内纤维混 凝 土地铁 管 片 技 术 的应用研 究 大多是 通过试 验 手段进 行 的 。尽 管 通 过 大 量 的试 验 数 据 可 以判 断混 杂 纤 维 混 凝 土 管 片 的力 学 性 能 是 否 满 足要 求 ，但 是 试 验 费 用 昂 贵 、周 期 长 ，且 试 验 研 究 受试 验 条 件 (如 边 界 条 件 、 模 型 尺 度 等 )影 响较 大 ，笔 者 认 为 采 用 现 有 的 大 型 有 限元 分 析 软 件 对 混 杂 纤 维 混凝 土 在地 铁 管 片 中 的应 用研 究 十 分有 意 义 。本 文 利用 ANSYS软 件 计 算 混 杂 纤 维 混 凝 土 地 铁 管 片 在某 工 程 中 的最 大 应 力及 位 移 ，与试 验 测得 混 杂纤 维混 凝 土 设计 强 度 及 GB50010-2010(混凝 土结构设 计规范》规定 的位 移 限值 比 较 ，同 时与 普 通 混 凝 土 地 铁 管 片 进 行 比 较 ，讨 论 了混杂 纤维 混凝 土地铁 管 片的力 学性 能 。 1 有 限元分 析模 型 的建立 1．1 单 元选 择及本 构关 系 采 用 分 离 式 模 型嘲方 式建 立 管 片有 限元 模 型 ， 用 SOLID65单元 模 拟混 杂纤 维 混凝 土 ；LINK8单 元 模拟 管 片 中的加 固材 料 (钢筋 )。SOLID65单 元是 一 种 8节点六面体单元 ，可加入混凝土的三轴本构关 系及破 坏 准则 ，并可 对非 线 性材 料 性 质进 行 处 理 ， 所 建 立 的混 凝 土模 型具 有 断裂 、压 碎 、塑性 变 形 和 蠕 变功 能 。LINK8单 元是 一种 杆轴 向的拉 压三维 杆 单元 ，每个节点有三个 自由度 ，沿着节点坐标 X、Y、 Z方 向平 动 。该 种单 元具 有塑性 、蠕 变 、膨 胀 、应 力 刚 化 、大 变形及 大应 变功 能 。 混凝 土单元需要定义破坏准则和本构关系[句， 对 于 纤 维 混 凝 土 ，纤 维充 当 了骨 料 的角 色 ，所 以选 择 正 确 的本 构 关 系 和 破 坏 准则 是 进 行 计 算 分 析 的 重 要 因 素 。 ANSYS中 的 混 凝 土 材 料 特 性 用 的 是 Willam—Wamker五参 数破 坏 准 则 和 拉 应 力 准 则 的 组合 模 式 ，能 够 较好 地 反 映混 凝 土 在 静 水 压 力 (从 低到 高 )作 用下 的破坏 特性 。但是 ANSYS中默认 的 混凝 土 本构 关 系是 线 弹性 的 ，即在开 裂前 的应 力一 应 变关 系 为线 性 ，这 不 符 合 实 际 ，即使 在 较 低 的 应 力一应 变关 系下也 表 现 出 明显 的非 线性 同。 因此 ，要 在材 料属 性 中加入反 应其 本构关 系的特性 。本文 混 凝 土本 构关 系采 用 ANSYS提 供 的 多线 性 等 向强 化 模 型 MISO，钢 筋本 构 关 系采 用 双线 性 等 向强 化 模 型 BISO。 1．2 计 算模 型尺 寸及参 数获 取

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