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<p>1、 引言</p><p>雙鋼板 - 混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗剪性能與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在顯著差異。該結(jié)構(gòu)通過拉結(jié)筋和栓釘實現(xiàn)鋼板與混凝土的連接，在剪力作用下易產(chǎn)生界面滑移，導(dǎo)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(fù)現(xiàn)，旨在通過 ABAQUS 有限元分析軟件，對組合梁抗剪性能進(jìn)行數(shù)值模擬。需特別說明的是，本次復(fù)現(xiàn)僅涵蓋建模過程教學(xué)，不涉及曲線擬合內(nèi)容。

而結(jié)構(gòu)設(shè)計有抗凍等級要求，混凝土自身應(yīng)具有長期抵抗凍融循環(huán)能力的，才應(yīng)稱為“抗凍混凝土”。 在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，查不到“防凍混凝土”的術(shù)語，僅能查到“摻防凍劑的混凝土”或“冬期施工的混凝土”等詞語；抗凍混凝土在規(guī)范中的術(shù)語是：抗凍等級等于或大于F50級的混凝土。

混凝土單軸受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線依據(jù)附錄C中的C.2.3節(jié)確定，計算公式為： 混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線依據(jù)附錄C中的C.2.4節(jié)確定，計算公式為： 根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，混凝土本構(gòu)關(guān)系中的單軸抗壓/抗拉強(qiáng)度代表值可根據(jù)實際結(jié)構(gòu)分析需要分別選取軸心抗壓/抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

其中：2.1混凝土配合比設(shè)計上的問題：水泥用量大，水泥發(fā)熱量大，造成混凝土水化熱溫升過高，溫度變化急劇；水灰比大，灰漿量大造成混凝土收縮量過大；原材料性能不良，造成混凝土本身抗裂能力低。2.2混凝土施工質(zhì)量上的問題：下料不均勻，振搗不密實；澆筑安排不善，混凝土內(nèi)部形成冷縫。

抗拉強(qiáng)度設(shè)為8.1MPA，斷裂能設(shè)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(jìn)行裝配，確保它們的位置和相對關(guān)系與實際情況一致。圖2 模型裝配圖4、 模擬結(jié)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(shù)成功模擬了裂縫的擴(kuò)展過程。模擬結(jié)果與實際試驗結(jié)果的對比驗證了模型的有效性。

當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

在前面的視頻中已經(jīng)有了三維隨機(jī)球體骨料的細(xì)觀模型建立方法和靜力抗壓仿真分析的方法（課程封面如圖）。 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。

（a）混凝土 （b）纖維（c）墊塊 （d）裂紋圖1 纖維混凝土部件（2） 材料屬性?分別定義混凝土和纖維的材料參數(shù)。對于混凝土，需明確其彈性模量、泊松比、抗拉強(qiáng)度、密度、斷裂能等力學(xué)參數(shù)，以及導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等熱物理參數(shù)（若涉及熱 - 力耦合分析）。對于纖維材料，要確定其彈性模量、抗拉強(qiáng)度、密度、直徑和長度等參數(shù)。

例如，Q345B鋼材的屈服強(qiáng)度為345MPa，極限抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到510-600MPa。在Abaqus中，可以取第一個點為(345,0)，第二個點可以設(shè)為(551,0.1)，使得兩個點之間的斜率為0.01Es（鋼材的彈性模量）。1.2 雙折線模型雙折線模型是鋼筋混凝土模擬中常用的一種簡化模型。在Abaqus中，鋼筋可以通過線單元（Wire）建模，然后將鋼筋嵌入（embed）混凝土梁中。

模型參數(shù)設(shè)置方面，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50010-2010（2024年版）4.1.1條，立方體抗壓強(qiáng)度試驗試件尺寸邊長設(shè)置150 mm；根據(jù)《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011，粗骨料尺寸大于4.75 mm，本模型中設(shè)置骨料最小粒徑4.8 mm，最大粒徑25 mm；骨料分三組設(shè)置，每組設(shè)置的粒徑區(qū)間及數(shù)量應(yīng)根據(jù)混凝土配合比及顆粒級配綜合確定，相關(guān)內(nèi)容可參照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程

<p>本內(nèi)容基于丁發(fā)興開的輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型，具體如下：</p><p><br></p><p><strong>模型介紹：</strong></p><p>本模型基于“丁發(fā)興”所開發(fā)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，在附件中。

所有這些觀察結(jié)果表明，CNN 模型能夠為三種類型的混凝土（包括普通混凝土、高強(qiáng)度混凝土和再生骨料混凝土）提供可靠和準(zhǔn)確的抗壓強(qiáng)度估計。圖5：訓(xùn)練集和測試集的實際值和預(yù)測值的相對誤差直方圖。

插件在ABAQUS下側(cè)提示欄內(nèi)輸出當(dāng)前參數(shù)計算的彈性模量、抗壓強(qiáng)度代表值、峰值壓應(yīng)變、抗拉強(qiáng)度代表值、峰值拉應(yīng)變等曲線特征值信息。 參數(shù)說明 單位制：本插件采用單位為牛、毫米、兆帕，因此對應(yīng)的基本單位為長度：毫米、時間：秒、質(zhì)量：噸。 Strength：混凝土強(qiáng)度等級。

雖然它主要致力于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析，但可以用于素混凝土；</p><p>3. 可用“rebar”選項模擬混凝土中的鋼筋；</p><p>4. 適于低圍壓下混凝土單調(diào)、往復(fù)和動力荷載下的計算；</p><p>5. 是非相關(guān)多軸硬化塑性和各向同性線性損傷模型的綜合，用于描述由于混凝土斷裂引 起的不可恢復(fù)的損傷；</p><p>6. 允許循環(huán)加載過程中用戶對于剛度恢復(fù)進(jìn)行控制；</p><p>7.

應(yīng)用案例 三維多面體骨料混凝土抗壓模擬—— 基于EasyCDP生成20 MPa砂漿基體材料模型，分析骨料分布對力學(xué)性能影響。

（三）混凝土強(qiáng)度等級的影響 提高普通混凝土強(qiáng)度等級對加固效果有一定影響，高強(qiáng)度等級混凝土抗壓和初始彈性模量高，能與 UHPC 和 BFRP 協(xié)同工作，但提升有限且脆性大，需綜合考慮對整體性能影響。

如下圖所示?：4.通過對以上數(shù)值的輸入，而后回車，同學(xué)們就可以得到對應(yīng)等級的混凝土材料的強(qiáng)度換算結(jié)果，其中包括?：混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fck），混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（ftk），混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值（fc），混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（ft），混凝土彈性模量（Ec）。