基于内聚力模型的新旧混凝土粗糙界面剪切性能仿真分析

摘要

新旧混凝土界面粗糙程度是影响其剪切性能的关键因素之一。本研究基于分形理论，表征与量化了新旧混凝土界面的粗糙度，并采用蒙特卡罗方法和骨料级配理论，建立了不同分形维数界面的新旧混凝土随机骨料几何模型。通过局部嵌入零厚度内聚力单元模拟粗糙界面的力学行为，分析了网格尺寸、骨料随机分布、分形维数、法向压力、界面材料参数对新旧混凝土粗糙界面剪切性能的影响。结果表明:模型网格尺寸和骨料随机分布形式对新旧混凝土界面剪切性能没有显著影响;随着分形维数的增加，界面抗剪强度先增大后减小，同时法向压力越大，抗剪强度最大值对应的分形维数逐渐减小;相同分形维数下，抗剪强度随法向压力增加呈线性增长的趋势，法向压力相比于分形维数对界面抗剪强度的影响更加显著;当分形维数越大时，裂纹更易向旧混凝土区域深处进行延展，同时增加新旧界面强度、断裂能大小能有效提高界面的剪切性能。

关键词

新旧混凝土 / 内聚力模型 / 界面粗糙度 / 分形维数 / 剪切性能

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.51709155)