[发明专利]一种钢纤维混凝土应力-裂缝宽度本构关系的反分析方法

权利要求书

1.一种钢纤维混凝土应力-裂缝宽度本构关系的反分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选取待测钢纤维混凝土构件，进行三点加载受弯试验，绘制待测钢纤维混凝土构件的荷载与裂缝张开位移试验曲线；

步骤2、根据待测钢纤维混凝土构件的荷载与裂缝张开位移试验曲线，获得该试验曲线上钢纤维混凝土构件的初裂荷载，得到待测钢纤维混凝土构件的初裂抗弯强度；

步骤3、根据待测钢纤维混凝土构件的宽度b、高度H、裂缝宽度w、初裂抗弯强度f_t、跨中截面未开口高度h、切口深度a₀、净跨距L、裂缝发展总高度d、裂缝发展相对高度α、非线性铰长度s，建立待测钢纤维混凝土构件受弯过程的标准化转角θ_i、标准化弯矩μ_i(θ)、外载荷F_ana,i、弹性形变引起的裂缝张开位移w_ana,i,e、初始裂缝几何形变引起的裂缝张开位移w_ana,i,g、裂缝张开总位移CMOD_ana,i的计算模型；

所述待测钢纤维混凝土构件受弯过程分为开裂前阶段、虚拟裂缝发展阶段和真实-虚拟裂缝共同发展阶段；在开裂前阶段，所述标准化弯矩μ_i(θ)的计算公式如下：

μ_i(θ)＝θ，(0＜θ＜1)；

在虚拟裂缝发展阶段，所述标准化转角θ_i和标准化弯矩μ_i(θ)的计算公式如下：

在真实-虚拟裂缝共同发展阶段，所述标准化转角θ_i和标准化弯矩μ_i(θ)的计算公式如下：

所述外载荷F_ana,i的计算公式如下：

所述弹性形变引起的裂缝张开位移w_ana,i,e的计算公式如下：

所述初始裂缝几何形变引起的裂缝张开位移w_ana,i,g的计算公式如下：

所述裂缝张开总位移CMOD_ana,i的计算公式如下：

CMOD_ana,i＝w_i+w_ana,i,e+w_ana,i,g，

其中，n为钢纤维混凝土构件应力-裂缝本构关系曲线中的总线段数，i为钢纤维混凝土构件应力-裂缝宽度本构关系曲线中的第i条线段，i＝1,2,…,n；a_i和b_i分别表示钢纤维混凝土构件应力-裂缝宽度本构关系曲线中第i条线段的斜率和截距，

w_i为钢纤维混凝土应力-裂缝宽度构件本构关系曲线中第i条线段末端对应的裂缝宽度，w_i-1为钢纤维混凝土应力-裂缝宽度构件本构关系曲线中第i-1条线段末端对应的裂缝宽度或第i条线段起始点对应的裂缝宽度，裂缝未出现时w₀＝0；

a₀＝H-h；

V₁(x)＝0.197+17.816x-107.63x²+338.21x³-494.26x⁴+298.86x⁵，E为混凝土弹性模量；

步骤4、令i＝1，假设裂缝宽度w₁，则b₀＝b₁＝1；假设一个a₁的数值，依据步骤3中公式得到标准化转角θ₁和标准化弯矩μ₁(θ)，进而得到i＝1时反分析过程的外载荷F_ana,1、弹性形变引起的裂缝张开位移w_ana,1,e、初始裂缝几何形变引起的裂缝张开位移w_ana,1,g、裂缝张开总位移CMOD_ana,1；

步骤5、从待测钢纤维混凝土构件的荷载与裂缝张开位移试验曲线中读取w₁时的试验载荷F_exp,1，判断试验载荷F_exp,1与反分析过程的外载荷F_ana,1的误差精度是否满足设定阈值，若小于设定阈值，则a₁取值满足要求，若大于设定阈值，则调整a₁取值，重复步骤4；

步骤6、令i＝i+1，重复步骤4和5，得到F_ana,2,……,F_ana,n和CMOD_ana,2,……,CMOD_ana,n，绘制钢纤维混凝土构件的荷载与裂缝张开位移反分析曲线；

步骤7、根据a₁,a₂,……,a_n，b₁,b₂,……,b_n和钢纤维混凝土构件应力与裂缝张开位移本构关系模型，得出该钢纤维混凝土构件应力与裂缝张开位移的本构关系曲线；所述钢纤维混凝土构件应力与裂缝张开位移本构关系模型如下：

σ＝f_t(b_i-a_iw)，w_i-1≤w≤w_i,i＝1，2，……,n。