[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

说明书

本发明属于建筑材料本构关系技术领域；具体涉及一种钢纤维混凝土应力‑裂缝宽度本构关系的反分析方法，包括以下步骤：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；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；根据相关参数，建立待测钢纤维混凝土构件受弯过程的标准化转角、标准化弯矩、外载荷、弹性形变引起的裂缝张开位移、初始裂缝几何形变引起的裂缝张开位移、裂缝张开总位移的计算模型；经反分析计算，得到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。本发明可以为钢纤维混凝土的结构设计提供理论支撑。

技术领域

本发明属于建筑材料本构关系技术领域；具体涉及一种钢纤维混凝土应力-裂缝宽度本构关系的反分析方法。

背景技术

钢纤维混凝土(FRC)是在脆性易裂的混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维制成的建筑材料。由于其优异的力学性能，钢纤维混凝土已在土木工程等领域得到了广泛的应用。穿过混凝土裂纹表面的钢纤维具有较强的桥接作用，使钢纤维混凝土最重要的特征之一是其优异的开裂后性能。应力-裂缝宽度本构关系体现了钢纤维在混凝土结构开裂后发挥的作用，是钢纤维混凝土结构设计时非常重要的参数，因此，使用合适的测试方法获得钢纤维混凝土拉伸应力-裂缝本构关系具有重要的理论意义和实用价值，提供一种可以求解钢纤维混凝土应力-裂缝本构关系的反分析方法非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢纤维混凝土应力-裂缝宽度本构关系的反分析方法，简化了反分析方法的运算量，可编制反分析运行的程序化流程，所得钢纤维混凝土构件受弯应力-裂缝宽度本构关系更接近于客观情况，可以为钢纤维混凝土的结构设计提供理论支撑。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种钢纤维混凝土应力-裂缝宽度本构关系的反分析方法，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) (公式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：