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1、 引言方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借鋼管對混凝土的約束作用，使構(gòu)件的承載力與延性得到顯著提升，在高層建筑與橋梁工程中應(yīng)用廣泛。該結(jié)構(gòu)在軸壓荷載下，鋼管與混凝土協(xié)同工作，其受力機理與傳統(tǒng)鋼筋混凝土柱存在明顯差異。本案例圍繞方鋼管混凝土短柱的軸壓性能展開建模復(fù)現(xiàn)，借助 ABAQUS 有限元分析軟件對其軸壓受力性能進(jìn)行數(shù)值模擬。本次復(fù)現(xiàn)主要聚焦于建模過程教學(xué)，不涉及參數(shù)優(yōu)化內(nèi)容。

若結(jié)構(gòu)混凝土的材料種類、環(huán)境和受力條件等與標(biāo)準(zhǔn)試驗條件相差懸殊，則其強度和本構(gòu)關(guān)系都將發(fā)生不同程度的變化。例如，采用輕混凝土或重混凝土、全級配或大骨料的大體積混凝土、齡期變化、高溫、截面非均勻受力、荷載長期持續(xù)作用、快速加載或沖擊荷載作用等情況，均應(yīng)自行試驗測定，或參考有關(guān)文獻(xiàn)作相應(yīng)的修正。 軟件功能參數(shù)模式可選擇“標(biāo)準(zhǔn)”、“專業(yè)”兩種模式。

主要對比了CFRP包裹加固鋼筋混凝土柱對承載力的影響。分別開展了素混凝土柱、鋼筋混凝土柱以及外側(cè)包裹CFRP加固+鋼筋混凝土柱三種有限元數(shù)值模擬計算。計算結(jié)果表明：?CFRP包裹鋼筋混凝土柱對承載力有顯著影響，包裹CFRP后承載力提升了12.05%。

；拉結(jié)筋與鋼板則通過合并約束形成統(tǒng)一受力整體；混凝土與鋼板的接觸面采用面面接觸設(shè)置，其中法向定義為硬接觸，切向按實際工況賦予摩擦系數(shù)；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(xiàn)連接；加載參考點與墊塊之間則通過剛接約束實現(xiàn)荷載傳遞。

⑵ 鋼筋安裝時，受力鋼筋的牌號、規(guī)格和數(shù)量必須符合設(shè)計要求。⑶ 當(dāng)需要進(jìn)行鋼筋代換時，應(yīng)辦理設(shè)計變更文件。⑶ 復(fù)核柱主筋定位情況，確保柱主筋保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求，主筋均勻排布。⑷ 按圖紙要求間距計算好每根柱箍筋數(shù)量，加密高度準(zhǔn)確；按照箍筋定位線套箍筋，箍筋彎鉤疊合處沿柱四角錯開擺放，核心箍到位，綁扎牢固；拉筋應(yīng)鉤住箍筋外面。

一、基本知識在混凝土中，按照結(jié)構(gòu)受力要求，配置一定數(shù)量的鋼筋以增強其抗拉能力，這種由混凝土和鋼筋兩促材料制成的構(gòu)件稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。用來表示這類結(jié)構(gòu)的外部形狀和內(nèi)部鋼筋配置情況的圖樣，稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖，簡稱鋼筋圖。（一） 鋼筋分類（1）受力筋：主要受拉的鋼筋稱為受力筋。用于梁、板、柱等各種鋼筋混凝土構(gòu)件。

（先構(gòu)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(xué)學(xué)報(自然科學(xué)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。

簡單三維球體細(xì)觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學(xué)咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，分享自己關(guān)于在三維細(xì)觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。

溫度裂縫是混凝土裂縫中較為復(fù)雜的一類。4水化熱裂縫一般多在大體積混凝土或高強混凝土施工過程中，由于混凝土水化熱很高土內(nèi)部溫度與混凝土表面溫度以及外部環(huán)境溫度相差較大，加之有約束的存在水化熱裂縫。裂縫一般特征：有表層裂縫、內(nèi)部裂縫、底層裂縫、貫穿裂縫、非貫穿裂縫和轉(zhuǎn)角、截面突變部位及孔洞角部的熱應(yīng)力集中裂縫等類型。

圖3 裂紋擴展云圖（2） 力學(xué)響應(yīng)規(guī)律?應(yīng)力分布分析：分析纖維混凝土在受力過程中的應(yīng)力分布情況，通過應(yīng)力云圖識別高應(yīng)力區(qū)域，如裂縫附近、纖維與混凝土界面處等。研究應(yīng)力在混凝土基體和纖維之間的傳遞和分配機制，以及纖維對降低混凝土基體應(yīng)力集中的作用。

鋼筋與混凝土的相互作用2.1 粘結(jié)滑移關(guān)系鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移關(guān)系是模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。在Abaqus中，可以通過設(shè)置二者交界面處的牽引分離本構(gòu)模型來模擬這種關(guān)系。例如，基于Abaqus的三種鋼筋混凝土梁數(shù)值模擬對比研究表明，將鋼筋通過實體單元建模，并在實體鋼筋和混凝土梁連接界面設(shè)置相應(yīng)粘結(jié)本構(gòu)，可以更真實地模擬鋼筋混凝土梁內(nèi)部的實際受力狀態(tài)。

節(jié)點混凝土強度等級不同 的情況往往會給施工帶來諸多的不便，如果解決處理不當(dāng)，則會降低節(jié)點混凝土強度，影響結(jié)構(gòu)受力。本文所示工程采用 同步澆筑工藝 ，在節(jié)點處梁、板鋼筋綁扎時，在距離柱或剪力墻邊500mm處垂直布設(shè)密目鋼絲網(wǎng)片進(jìn)行分隔，同步施工節(jié)點處不同強度等級混凝土。

主要對比了CFRP包裹加固鋼筋混凝土柱對承載力的影響。分別開展了素混凝土柱、鋼筋混凝土柱以及外側(cè)包裹CFRP加固+鋼筋混凝土柱三種有限元數(shù)值模擬計算。計算結(jié)果表明： ?CFRP包裹鋼筋混凝土柱對承載力有顯著影響，包裹CFRP后承載力提升了12.05%。

在abaqus中模擬鋼筋混凝土柱時，網(wǎng)格大小對水平承載力影響很大，對于截面尺寸400mm×40mm而言，混凝土網(wǎng)格為100mm時最大承載力比網(wǎng)格50mm高4%左右，但是一般模擬時，避免失真，大家默認(rèn)混凝土網(wǎng)格不高于50mm，由于計算時間關(guān)系，我沒有劃分更細(xì)的網(wǎng)格分析承載力規(guī)律。 下一步想模擬一下鋼筋網(wǎng)格由100mm變?yōu)?0mm對結(jié)果有沒有影響。

3.結(jié)構(gòu)加固法 當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。