纖維約束混凝土柱非線性有限元模擬研究

摘 要：為研究纖維編織增強砂漿（TRM）的開發及在混凝土柱約束方面的應用，本文對纖維編織增強砂漿約束的混凝土柱進行了數值模擬。通過考慮混凝土核心和砂漿的非線性材料特性，選取適當單元類型、材料屬性及建立內聚力模型，本文檢驗了TRM約束的混凝土柱的有限元模型在不同砂漿層的厚度、柱芯的截面形狀和角半徑下的受壓行為。研究結果表明，隨著方柱轉角半徑增加，軸向負載能力增強。在材料厚度方面，10mm的TRM材料可以提高柱子的抗壓強度。

關鍵詞：有限元模型；數值分析；纖維編織增強砂漿；混凝土柱

中圖分類號：TU 37 " 文獻標志碼：A

目前，對混凝土結構進行護套處理以升級現有結構已成為一種趨勢。其中，最常見的方法是采用纖維增強塑料（FRP）加固技術。盡管FRP加固技術得到廣泛應用，但其存在一些缺點，例如樹脂與基材不相容、樹脂在高溫下表現不佳、環氧樹脂成本高、缺乏蒸汽滲透性以及難以應用于潮濕表面等。為彌補FRP加固技術的不足，可以采用水泥基黏結劑代替環氧樹脂，以此促進纖維編織增強砂漿（TRM）的發展[1]。纖維增強水泥基材料，例如鐵合金護套，在結構工程領域廣泛應用[2]，尤其在薄板開發方面。TRM技術利用同樣的方法，將高強度的紡織纖維嵌入水泥基砂漿中[3]。

目前已有大量關于TRM加強結構的研究，其中對鋼筋混凝土柱進行抗震改造是眾多研究中的熱點[4]。

本文研究了用TRM護套約束的普通混凝土柱的有限元模型。開發的模型考慮了柱芯和水泥砂漿的材料非線性以及紡織纖維的拉伸破壞。……