UHPC中空柱轴心受压性能有限元分析

摘要

为研究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)中空柱在轴压下的极限承载力及其影响因素，设计了不同的壁厚、混凝土强度、纵筋配置以及箍筋间距的90个UHPC中空柱模型，开展轴心受压承载力研究。基于有限元模拟软件(ABAQUS)的数值仿真分析，采用控制变量法研究各因素对UHPC中空柱受压承载力的影响。研究结果表明：减小宽厚比、增加混凝土强度，可以显著提高UHPC中空柱的受压承载力；增加纵筋配筋率和配箍率，可以略微提高UHPC中空柱的受压承载力。其中，纵筋配筋率对承载力的影响略高于配箍率。此外，将9个UHPC中空柱的角部纵筋替换为玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)筋后，前期刚度和受压承载力略有下降。基于受压承载力有限元分析结果，提出了UHPC中空柱的受压承载力简化计算公式，81个有限元模型的模拟值和公式计算值之比大多控制在2%误差内，有限元验证用的6个试验值与公式计算值控制在10%误差内。说明该公式具有较高精度，可为该结构构件的设计提供参考。

关键词

UHPC中空柱 / 有限元分析 / 轴压性能 / 极限承载力 / 简化计算模型

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52378179); 中国博士后科学基金资助项目(2020M681390); 江苏省自然科学基金资助项目(BK20210925)