BFRP 增強 UHPC 加固普通混凝土三點彎試驗模擬研究
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一、試驗模擬方法
（一）材料本構模型
- 普通混凝土采用塑性損傷模型，依據相關規范確定其應力 - 應變關系，以模擬混凝土受力時的開裂、損傷及塑性變形行為。
- UHPC 采用基于微觀力學的本構模型，考慮其特殊微觀結構對力學性能的影響，準確描述其在高應力下的非線性行為和韌性。
- BFRP 采用線彈性本構模型，基于其在受力至破壞過程中的線性彈性行為特征，彈性模量和強度依據試驗數據確定。
（二）幾何模型
建立梁式試件模型，試件尺寸如長度
、高度
、寬度
。在普通混凝土梁受拉區設置 UHPC 加固層，加固層厚度
設為變量（如
、
、
等），并在 UHPC 加固層中鋪設不同層數
（如
、
、
層等）的 BFRP 布。
（三）單元選擇與網格劃分
混凝土和 UHPC 用三維實體單元模擬其三維應力狀態，BFRP 布用二維殼單元模擬平面內力學性能。網格劃分時，在梁的跨中、加載點和支座等應力集中和變形較大區域采用細密網格（如
），其他區域用較粗網格（如
），經試算和收斂性分析確定網格尺寸，以平衡計算精度與計算量。
（四）邊界條件與加載方式
模擬三點彎試驗邊界條件，梁兩端支座設為簡支約束，限制豎向和水平位移，允許繞支座轉動。在梁跨中上方設加載點，采用位移控制加載，按試驗加載速率設定加載步長（如每步
位移增量）和總加載位移，直至梁破壞或達預定位移限值。
二、模擬結果分析
（一）荷載 - 位移曲線
不同加固參數下的試件荷載 - 位移曲線顯示，UHPC 加固層厚度和 BFRP 布層數增加，極限荷載和抗彎剛度顯著提高。如加固層厚度從
增至
，極限荷載約提高
；BFRP 布層數從
層增至
層，極限荷載約提高
。未加固梁呈脆性破壞，極限荷載后荷載迅速下降；加固梁則具延性破壞特征，極限荷載后仍有一定承載能力，曲線下降段較平緩。
（二）應力分布
跨中受拉區，普通混凝土先出現拉應力，達抗拉強度后開裂，UHPC 加固層承擔部分拉應力延緩開裂，BFRP 布主要承受拉應力且分布均勻，限制裂縫開展。受壓區，混凝土和 UHPC 共同承擔壓應力，UHPC 因抗壓強度高分擔壓應力較大。
（三）破壞模式
未加固梁主要為受拉區混凝土開裂后斷裂。加固梁隨加固層厚度和 BFRP 布層數變化，當較薄或較少時可能出現界面剝離破壞；足夠時則為 BFRP 布拉斷或混凝土受壓區壓潰，如加固層厚度
且 BFRP 布層數
層易發生界面剝離，厚度
且層數
層更可能是 BFRP 布拉斷或混凝土壓潰。
三、參數影響探討
（一）加固層厚度的影響
增加加固層厚度可提高梁抗彎性能，因增大截面慣性矩和發揮 UHPC 性能，但厚度增加到一定程度后，對抗彎性能提升減弱，且會增加自重和成本，需綜合考慮選擇合適厚度。
（二）BFRP 布層數的影響
BFRP 布層數增加可提高極限荷載和延性，約束裂縫開展，但過多層數可能導致內部應力不均、施工難度增加和粘結不足剝離，確定層數需考慮協同工作性能和施工條件。
（三）混凝土強度等級的影響
提高普通混凝土強度等級對加固效果有一定影響，高強度等級混凝土抗壓和初始彈性模量高，能與 UHPC 和 BFRP 協同工作，但提升有限且脆性大，需綜合考慮對整體性能影響。
通過本次 BFRP 增強 UHPC 加固普通混凝土三點彎試驗模擬，深入了解了加固結構的力學性能和破壞模式，為該加固技術在實際工程中的應用提供了重要理論依據，對推動建筑結構加固領域的發展具有積極意義。
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