关键词
CFRP;无粘结预应力;ABAQUS;粘结滑移;论文复现
模拟背景
CFRP作为预应力筋相比传统钢绞线具有强度高、低松弛、耐腐蚀、抗疲劳等优势
无粘结预应力筋在混凝土内部发生沿轴向的自由滑移,但是截面方向需要承担法向压力并与梁协调变形
ABAQUS无法直接建立线单元与实体单元的接触,必须采用粘结滑移插件建立两者之间的滑移行为。同样采用插件模拟纵筋的粘结-滑移行为
复现内容
本期案例带来了东南大学某学位论文中四点受弯梁的试验复现。试件计算跨度长达4.8m,并配有纵筋与CFRP预应力筋,其中预应力筋采用后张法,筋需采用非线性弹簧模拟孔内的自由滑移,纵筋同样采用非线性弹簧插件考虑粘结滑移行为。

试件构造
模拟难点
类似无粘结预应力试件的试验复现技术难点主要有:
1、如何模拟有粘结的纵筋和无粘结的CFRP筋
2、无粘结预应力以及端部锚固如何设置
3、荷载-挠度曲线如何调试与试验结果吻合
荷载-挠度曲线
荷载-挠度曲线与试验结果吻合一致。曲线的初始刚度、开裂荷载、开裂后刚度、极限承载力、下降段等均与试验结果吻合,试件表现出典型的延性破坏特征。

荷载-挠度曲线对比
破坏形态
破坏形态与试验结果相符。受拉区出现受弯裂缝,顶部混凝土被压溃,表现出明显的弯曲破坏特性。

模拟破坏形态

试验破坏形态
结语
常见的预应力筋材料有钢绞线、CFRP筋、GFRP筋等,施工工艺有先张法、后张法无粘结、后张法灌浆等,本案例中的方法同样适用其他材料或其他粘结构造的预应力行为。本教程为保姆级教程,包含完整建模过程:材料设置、有粘结的纵筋粘结滑移方法、无粘结预应力筋的滑移方法、后处理等。可为类似梁柱试件、或自复位节点等的模拟提供参考。