1、 引言

超高性能混凝土（UHPC）以其優(yōu)異的力學性能和耐久性，在混凝土結構加固領域展現(xiàn)出巨大潛力。三點彎試驗是評估加固結構抗彎性能的重要手段。擴展有限元法（XFEM）能有效模擬裂縫的萌生與擴展，無需對網格進行復雜的重劃分。Abaqus 軟件作為強大的有限元分析工具，為我們模擬 UHPC 加固混凝土三點彎試驗提供了理想平臺。本模擬旨在深入探究 UHPC 加固混凝土梁在三點彎加載下的力學響應和裂縫擴展規(guī)律。

2、 模型建立

（1） 幾何模型

根據(jù)實際試驗情況，建立混凝土梁和 UHPC 加固層的幾何模型。混凝土梁尺寸為長度 1000 mm、寬度120 mm、高度 200 mm，UHPC 加固層厚度為 10 mm，裂紋長度為80mm。在 Abaqus 的 Part 模塊中分別創(chuàng)建梁和加固層的三維實體部件。（先構建草圖再建立模型可以節(jié)約裝配時間）

圖1混凝土尺寸參數(shù)

來源：胡少偉,魯文妍.基于XFEM的混凝土三點彎曲梁開裂數(shù)值模擬研究[J].華北水利水電大學學報(自然科學版),2014,35(04):48-51.

圖1 模型尺寸圖

（2） 材料屬性定義

混凝土：采用混凝土MAXPS損傷，具體參數(shù)如圖1所示。

UHPC：同樣采用MAXPS損傷，其彈性模量較高，設為 42.5 GPa，泊松比為 [0.2]。抗拉強度設為8.1MPA，斷裂能設為781 N/M。

（3） 裝配

將裂紋、墊塊、混凝土梁和 UHPC 加固層在 Assembly 模塊中進行裝配，確保它們的位置和相對關系與實際情況一致。

圖2 模型裝配圖

4、 模擬結果分析

通過 Abaqus 軟件模擬 UHPC 加固混凝土三點彎試驗，利用 XFEM 技術成功模擬了裂縫的擴展過程。模擬結果與實際試驗結果的對比驗證了模型的有效性。研究表明，UHPC 加固層能夠顯著提高混凝土梁的抗彎性能，抑制裂縫的擴展，改變梁的應力分布和破壞模式。本模擬為 UHPC 加固技術在實際工程中的應用提供了理論依據(jù)和技術支持，有助于進一步優(yōu)化加固設計和提高結構的安全性和耐久性。

混凝土先斷裂

隨著荷載的增大UHPC開始出現(xiàn)應力集中，隨后跟著混凝土一起裂開

等UHPC完全裂開后，最后混凝土完全開裂