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文章编号：CSTAM2014-P47-E0003

混凝土材料与结构破坏过程模拟分析

—第23届全国结构工程学术会议特邀报告—

*顾祥林，付武荣，汪小林，洪丽1

(同济大学建筑工程系，上海200092)

摘要：采用离散单元法对混凝土材料和混凝土结构破坏机理进行分析。在细观尺度上将混凝土材料视为由粗骨

料、水泥砂浆及界面过渡区三相组成，建立了混凝土材料的离散元模型；在宏观尺度上将混凝土视为均质材料建

立了混凝土结构离散单元模型。计算分析结果表明，细观尺度上的二维离散单元模型可以用来很好地模拟混凝土

材料的单轴受力破坏过程，但不能很好地模拟复合受力状态下的混凝土材料的破坏；宏观尺度上的离散单元模型

可以很好地模拟钢筋混凝土构件的破坏过程，但模拟结果对单元的形状有较大的依赖性；宏观尺度上的离散单元

模型可以很好地模拟结构的倒塌过程，但计算效率有待于提高。

关键词：混凝土材料；混凝土结构；破坏过程；离散单元法；数值模拟

NUMERICALINVESTIGATIONONDAMAGEPROCESSESOF

CONCRETEMATERIALSANDSTRUCTURES

GUXiang-lin,FUWu-rong,WANGXiao-lin,HONGLi

(DepartmentofBuildingEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

Abstract:Thedamagemechanismsofconcretematerialsandstructureswereanalyzedbydiscreteelement

method(DEM).Onmesoscopiclevel,aconcretematerialnumericalmodelwasdevelopedbasedonDEM

consideringthecompositionofconcretematerialswhichwerecoarseaggregates,mortarandtheirinterface.On

macroscopiclevel,aconcretestructuralnumericalmodelwasproposedassumingthattheconcretewas

homogeneous.Thesimulationresultsindicatedthatthefailureprocessesofconcretematerialsunderuniaxial

loadingconditionscouldbewellpredictedbyusingthetwo-dimensionalmesoscopicnumericalmodel,butthe

damageprocessesofconcretematerialsundercombinedloadingconditionscouldnotbecalculatedcorrectly.The

failureprocessesofreinforcedconcretememberscouldbeaccuratelysimulatedbytheDEM-basedmodelon

macroscopiclevel,butthecalculatedresultshadagreatdependencyontheshapeoftheelements.Thecollapse

process