高强型钢超高性能混凝土梁受弯性能试验研究及有限元分析

作     者：刘祖强 任甭优 薛建阳 LIU Zu-qiang;REN Beng-you;XUE Jian-yang

作者机构：西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055 中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司郑州450007 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2023年第40卷第4期

页      面：102-115页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52278212) 陕西省创新人才推进计划-科技创新团队资助项目(2019TD-029) 陕西省重点研发计划项目(2020ZDLSF06-11) 陕西省自然科学基础研究基金项目(2021JM-351) 陕西省青年创新团队建设科研计划项目(21JP062) 

主　　题：型钢混凝土梁 超高性能混凝土 高强型钢 受弯性能 试验研究 有限元分析 

摘      要：为研究高强型钢超高性能混凝土梁的受弯性能,以配钢率、型钢位置和钢纤维体积分数为变化参数,设计了6个试件,并对其进行了静力加载试验,获得了试件的破坏形态和荷载-跨中挠度曲线,分析了试件的承载能力和变形能力,以及型钢、纵向钢筋和超高性能混凝土的应变变化规律。基于试验研究,建立了高强型钢超高性能混凝土梁受弯性能的有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合较好,进而进行了参数分析。结果表明:所有试件均发生的是适筋破坏,纵向受拉钢筋和型钢下翼缘率先屈服,然后受压区超高性能混凝土被压碎;在试件的破坏阶段,所承担的荷载会依次经历陡降、波动、缓慢上升和缓慢下降四个阶段;试件的变形能力系数超过5,呈现出较强的变形能力;试件开裂前,超高性能混凝土的应变符合平截面假定,但开裂后,只有受压区和受拉区在中和轴附近的一小部分超高性能混凝土应变呈线性分布;配钢率和型钢强度增大,试件的承载能力和变形能力均提高;超高性能混凝土抗压强度增大及型钢从截面居中位置下移,试件的承载能力提高,但变形能力下降;钢纤维体积分数增加,试件的抗裂能力和变形能力均提高,但承载能力变化不显著。