型钢–超高性能混凝土黏结滑移本构模型与数值模拟

黄振宇; 林坩; 黄新雄; 李伟文; 隋莉莉; Youtam

doi:10.13204/j.gyjzG21092803

型钢–超高性能混凝土黏结滑移本构模型与数值模拟

doi: 10.13204/j.gyjzG21092803

黄振宇^1,2,
林坩^1,2,
黄新雄^1,2,
李伟文^1,2, ,,
隋莉莉^1,2,
Youtam²

1. 广东省滨海土木工程耐久性重点实验室, 广东深圳 518060;
2. 深圳大学土木与交通工程学院, 广东深圳 518060

基金项目:

国家自然科学基金项目（51978407, 51878415）；广东省基础与应用基础研究基金自然科学基金项目（2021A1515010932）；深圳市国际科技合作项目（GJHZ20200731095802008）。

详细信息

作者简介:
黄振宇，博士，副教授，主要从事钢–混凝土组合结构方面研究。

通讯作者:
李伟文，博士，教授，主要从事FRP–混凝土组合结构方面研究， liweiwen@szu.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2021-09-28
- 网络出版日期: 2024-05-29

Bond-Slip Constitutive Model and Numerical Simulation of Shaped Steel Embedded in UHPC

HUANG Zhenyu^1,2,
LIN Gan^1,2,
HUANG Xinxiong^1,2,
LI Weiwen^{1,2
, ,},
SUI Lili^1,2,
Youtam²

1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Durability for Marine Civil Engineering, Shenzhen 518060, China;
2. College of Civil and Transportation Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China

摘要

摘要: 型钢–超高性能混凝土（UHPC）在黏结强度、变形性能等方面较型钢–普通混凝土具有明显优势，黏结滑移关系表现出独特的滑移伪塑性，而表征其黏结滑移的本构模型尚未见报道。基于既有试验数据，采用灰色关联择取关键参数拟合建立型钢-UHPC特征黏结应力及滑移量计算公式，进而提出了平均黏结应力–滑移本构模型，并经试验验证表明所提出的黏结应力计算公式和黏结滑移本构模型精度较高。在此基础上，利用界面相对损伤方程建立基于损伤滑移关系的内聚力接触模型，以考虑型钢与UHPC界面间的黏结性能并进行有限元分析。有限元与试验结果对比表明，提出的内聚力接触模型可准确模拟型钢-UHPC界面滑移及损伤发展全过程。
- 型钢混凝土 /
- 超高性能混凝土 /
- 黏结滑移本构关系 /
- 数值模拟
Abstract: Shaped steel embedded UHPC (ultra-high-performance concrete) has obvious advantages over shaped steel embedded normal concrete in bond strength and deformation performance. The bond-slip relation of shaped steel embedded UHPC shows unique slip pseudo-plasticity, but the constitutive model characterizing the bond slip has not been reported. Based on the published test data, the formula to predict the characteristic bond strength and slip was developed by using the key parameters of grey correlation and a new bond stress-slip constitutive models for steel-UHPC was proposed. This study also verified the model accuracy against the published test data. Based on that, the finite element (FE) model was established to analyze the development of interface slip by using the cohesive zone model to simulate the bond-slip properties between H-shaped steel and UHPC. The comparison between the FE analysis and the test results showed that the proposed cohesive zone model could accurately simulate the slip and damage development of the shaped steel-UHPC interface.
- steel reinforced concrete /
- UHPC /
- bond-slip constitutive model /
- numerical simulation

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参考文献(29)

[1]	HUANG Z, HUANG X, LI W, et al. Bond-slip behaviour of H-shaped steel embedded in UHPFRC[J]. Steel and Composite Structures, 2021, 38(5):563-582.
[2]	戴公连,王蒙,唐宇.型钢混凝土界面试验研究及损伤分析[J].铁道工程学报, 2019(5):77-84.
[3]	杨勇,郭子雄,薛建阳,等.型钢混凝土黏结滑移性能试验研究[J].建筑结构学报, 2005, 26(4):1-9.
[4]	WIUM J A, LEBET J P. Force Transfer in composite columns consisting of embedded HEB 300 and HEB 400 sections:test report publication/ICOM, construction métallique, département de gé nie civil, ecole polytechnique fé dérale de lausanne, institut de statique et structures construction métallique[R]. ICOM, Lausanne:1991.
[5]	郑山锁,邓国专,杨勇,等.型钢混凝土结构黏结滑移性能试验研究[J].工程力学, 2003(5):63-69.
[6]	伍凯,郑惠铭,陈峰,等.型钢-钢纤维混凝土组合结构的黏结破坏及传力机理研究[J].建筑结构学报, 2020, 41(10):129-138.
[7]	WU K, CHEN F, CHEN C, et al. Load-transfer mechanism and bond-stress components in steel and steel fiber-reinforced concrete structure[J/OL]. Journal of Structural Engineering, 2019, 145(12)[2019-12-01]. https://org/doi.10.1016/(ASCE) ST.1943-541x.0002441.
[8]	应武挡.型钢高强混凝土界面黏结滑移试验研究与理论分析[D].南宁:广西大学, 2014.
[9]	贾瑜.型钢高强混凝土界面黏结性能研究[J].新型建筑材料, 2017, 44(4):95-99.
[10]	AISC. Specification for structural steel buildings:ANSI-AISC 360-10[S]. Chicago, USA:AISC, 2010.
[11]	中华人民共和国住房和城乡建设部.组合结构设计规范:JGJ 138-2016[S].北京:中国建筑工业出版社, 2016.
[12]	ECS. Design of composite steel and concrete structures, part1-1:general rules and rules for buildings:Eurocode 4:EN 1994-1-1[S]. Brussels, Belgium:European Committee for Standardisation, 2004.
[13]	柯晓军,苏益声,王晓燕.双肢型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能试验及数值模拟[J].建筑结构, 2021, 51(14):69-74.
[14]	刘祖强,薛建阳,马辉,等.型钢再生混凝土柱正截面承载力试验及数值模拟[J].工程力学, 2015(1):81-87.
[15]	陈珊珊,王磊,刘继明,等.楼板作用的装配式型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析[J].科学技术与工程, 2021, 21(2):671-679.
[16]	董宇光,吕西林,杨小川.钢骨与混凝土之间黏结-滑移性能研究进展[J].结构工程师, 2005, 21(3):82-87.
[17]	林树潮.考虑黏结滑移的型钢混凝土梁和柱的性能分析[D].西安:西安建筑科技大学, 2011.
[18]	董宇光.型钢与混凝土黏结-滑移关系及型钢混凝土剪力墙抗震性能研究[D].上海:同济大学, 2006.
[19]	LIU B, BAI G L, XU Z H, et al. Experimental study and finite element modeling of bond behavior between recycled aggregate concrete and the shaped steel[J/OL]. Engineering Structures, 2019, 201[2019-10-31]. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109840.
[20]	薛建阳,赵鸿铁,杨勇,等.型钢混凝土柱黏结滑移性能及ANSYS数值模拟方法研究[J].建筑钢结构进展, 2006, 8(5):8-16.
[21]	白亮,张淼,杨磊,等.型钢高延性水泥基材料黏结性能试验研究与有限元分析[J].工程力学, 2021, 38(3):98-111.
[22]	曹明霞.灰色关联分析模型及其应用的研究[D].南京:南京航空航天大学, 2007.
[23]	陈宗平,应武挡.型钢高强混凝土界面黏结滑移推出试验及其本构关系研究[J].建筑结构学报, 2016, 37(2):150-157.
[24]	HE S, LI Y, WANG R Z. A new approach to performance analysis of ejector refrigeration system using grey system theory[J]. Applied Thermal Engineering, 2009, 29(8/9):1592-1597.
[25]	单波.活性粉末混凝土基本力学性能的试验与研究[D].长沙:湖南大学, 2002.
[26]	UCHIDA Y, NIWA J, TANAKA Y, et al. Outlines of'Recommendations for design and construction of ultra high strength fiber reinforced concrete structures'by JSCE[C]//Proc., Int. Workshop on High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites in Structural Applications. 2005.
[27]	聂建国,王宇航. ABAQUS中混凝土本构模型用于模拟结构静力行为的比较研究[J].工程力学, 2013, 30(4):59-67.
[28]	刘伟.基于内聚力模型的界面破坏分析[J].计算机辅助工程, 2013, 22(2):456-460.
[29]	王博,白国良,代慧娟,等.再生混凝土与钢筋黏结滑移性能的试验研究及力学分析[J].工程力学, 2013, 30(10):54-64.

施引文献

期刊类型引用(3)

1.	张伟平，刘辉，廖开星，周勇，黄瑛. 核辐射环境下混凝土力学性能演化研究进展. 硅酸盐学报. 2023(08): 2054-2061 . 百度学术
2.	陈森，李浩，王振，张昆桥，张文斌，罗华清，张伟. 持续高温条件下重混凝土劣化行为研究. 混凝土与水泥制品. 2023(11): 22-25+35 . 百度学术
3.	陈森，李浩，王振，张昆桥，张文斌，罗华清，张伟. 高温环境下堆坑混凝土劣化行为研究. 混凝土. 2023(11): 53-57 . 百度学术

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