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高强钢筋陶粒混凝土受弯梁非线性有限元分析 摘要：关 键 词： Non-linear Finite Element Analysis of the Flexural High Strength Reinforced Ceramist Concrete Beam Abstract: Adopting the finite element method to analyze the ceramist reinforced concrete beam was the further study and effective supplement to the limited tests. Based on experimental results of ceramist concrete beam, a 3-D finite element model was established and nonlinear finite element method was used to analyze the flexural ceramist concrete beam. The numerical results of crack load, ultimate load and load-deflection curve showed good agreement with the experimental results. This indicates that nonlinear finite element method can effectively simulate the flexural ceramist concrete beam. Based on the established finite element model, further investigation was conducted with respect to the flexural behavior of the ceramist concrete beam by changing material, cover thickness, steel bar diameter and steel bar yield strength. Key words: Ceramist, Concrete, Nonlinear, Finite, Element, Flexural, Behavior引言 随着现代建筑向高层、大跨方向发展，轻质、高强材料、可持续发展的建筑材料已成为土木工程界的重要研究课题，也是现代混凝土技术的重要发展方向之一。陶粒混凝土因具备轻质、高强、抗震、抗渗这些优点，在我国高层建筑、大跨度结构和海港码头等工程中的应用日益增多。然而，对于陶粒混凝土构件性能的研究却滞后于工程应用的发展。国内目前研究陶粒混凝土构件力学性能的只有少数单位。苏州科技大学为了配合轻骨料设计规程的修订进行过6根陶粒混凝土梁和2根普通混凝土梁的试验[1]；广西大学为了地区经济发展，利用地区资源优势，进行过一系列陶粒混凝土构件的试验[2]；武汉理工大学为了轻骨料混凝土在桥梁中的应用，进行过不同强度的6根陶粒混凝土梁和1根普通混凝土梁的试验[3]。但总体上说，其规模和深入程度都很不够，尤其随着高强钢材的使用，对高强陶粒混凝土力学性能研究的更少。因此研究配置HRB400MPa钢筋的陶粒混凝土梁受力性能，对于高强钢筋陶粒混凝土的推广使用具有重要的意义。 在试验研究的基础上，采用Ansys对高强钢筋陶粒混凝土梁进行数值模拟，并和试验结果做了对比，误差在10%以内，表明本研究有限元的建模及参数的选取是合理的，数值模拟是有效的，能够反映出试验梁受弯的力学性能。在此基础上，本研究采用已建模型，改变模型的相关参数，深入研究不同材料、保护层厚度、钢筋直径和钢筋屈服强度等参数对陶粒混凝土梁受弯性能影响规律。  为了研究HRB400MPa钢筋陶粒混凝土梁受力性能，进行了6根试验梁（4根陶粒混凝土梁，其中1根陶粒混凝土梁中加入纤维和2根强度相同的普通混凝土梁）的受弯性能试验。试件的截面尺寸和配筋均相同，如图1所示。试验梁的截面尺寸为400mm×600mm，跨长为4400mm。梁顶部配置纵筋416，中部腰筋214，底部纵筋422，配置箍筋为Φ8@250。陶粒混凝土和普通混凝土设计强度等级分别为LC40和C40。采用天津宝通轻集料有限公司生产的普通型页岩陶粒。试件类型如表1所示。 图1试验梁的设计尺寸及配筋（单位：mm） 表1试件参数 编号 b×h/(mm×mm) 下部钢筋 中部钢筋 上部钢筋 箍筋 保护层厚度/mm 类型 TCI 400×600 422 212 416 Φ8@250 30 陶粒混凝