1、 引言

雙鋼板 - 混凝土組合結構的抗剪性能與傳統鋼筋混凝土結構存在顯著差異。該結構通過拉結筋和栓釘實現鋼板與混凝土的連接，在剪力作用下易產生界面滑移，導致試件剛度與承載力下降。本案例聚焦于論文第 4 章雙鋼板 - 混凝土組合梁的建模復現，旨在通過 ABAQUS 有限元分析軟件，對組合梁抗剪性能進行數值模擬。需特別說明的是，本次復現僅涵蓋建模過程教學，不涉及曲線擬合內容。

2、 幾何模型與材料參數

（1） 模型構建：

本案例采用減縮積分三維實體單元 C3D8R 模擬雙鋼板-混凝土組合梁試件的混凝土、栓釘和鋼板部分，該單元對位移的求解結果較精確，在網格發生扭曲變形時分析精度不會受到大的影響。拉結筋采用T3D2三維二節點線性桁架單元進行模擬，墊塊和支座采用離散剛體殼單元進行模擬。混凝土六面體網格邊長 40mm，鋼筋鋼板網格邊長 20mm，栓釘網格邊長 5mm，因為網格尺寸過大導致模型不收斂，尺寸過小明顯減慢計算速度，此種網格尺寸可以很好的模擬實際試件的受力性能。雙鋼板-混凝土組合梁數值模擬幾何模型如圖所示。

圖1栓釘模型

圖2混凝土模型

圖3鋼板-抗剪鋼筋組合模型

圖4超高性能混凝土組合梁抗剪性能裝配模型

（2） 材料屬性：

混凝土材料用 ABAOUS中塑性損傷模型,鋼筋采用隨動強化彈塑性模型;普通混凝土單軸應力-應變關系采用《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)。超高性能混凝土采用圖5中給出的單軸應力-應變關系曲線。

圖5超高性能混凝土單軸應力-應變關系（來源：曾憲锃.核設施雙鋼板—超高性能混凝土組合梁抗剪性能研究[D].哈爾濱工業大學,2017.）

3、 分析步設置

分析類型：在動力-顯示析步中，設定分析時間長度為1，并通過啟用質量縮放功能以縮短計算耗時、提升運行效率。

圖6 設置分析步

圖7 歷程輸出（方便后續在可視化步驟中直接輸出荷載位移曲線）

4、 相互作用

在混凝土內部設置的拉結筋與混凝土之間通過嵌固約束實現連接；拉結筋與鋼板則通過合并約束形成統一受力整體；混凝土與鋼板的接觸面采用面面接觸設置，其中法向定義為硬接觸，切向按實際工況賦予摩擦系數；栓釘與鋼板之間采用綁定約束處理；墊塊與鋼板同樣通過綁定約束實現連接；加載參考點與墊塊之間則通過剛接約束實現荷載傳遞。

5、 計算結果

圖8位移云圖

圖9應力云圖

6、 結論與拓展應用

（1） 復現結論：有限元模型能準確模擬 UHPC 組合梁抗剪性能，界面連接強度與剪跨比是控制破壞的關鍵因素；

（2） 工程建議：實際設計中可通過增加栓釘密度、優化截面形式提高抗剪安全性；

（3） 拓展方向：該方法可延伸至鋼 - UHPC 連續梁、波形鋼腹板組合梁等場景，或結合疲勞荷載分析長期性能。

7、 附件：本案例中的abaqus模型文件和教學視頻（包括cae、odb和inp文件）