一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法技术

本发明专利技术公开了一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法，其包括以下步骤：步骤1、建立初步本构模型，初步本构模型的计算公式包括粘结强度τ、滑移量s、最大粘结强度τ

【技术实现步骤摘要】
一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法。

技术介绍

[0002]筋材与混凝土的粘结滑移关系，是建筑结构内部应力分布和服役状态下结构变形的重要影响因素。在结构变形计算、有限元分析中，筋材与基体界面粘结滑移关系也是重要分析指标。
[0003]诸多学者提出不同种类的钢筋混凝土粘结滑移本构模型；其中，大部分钢筋混凝土粘结滑移本构模型是结合试验结果得到的经验公式，公式中通过粘结滑移关系中的关键指标进行曲线确定，诸如粘结强度、对应滑移量、残余强度等，对钢筋混凝土结构具有重要的指导意义；但是在实际使用过程中依然存在使用不方便的缺陷，需要首先知道对应材料的粘结滑移关系。
[0004]另外，还有一部分现有的钢筋混凝土粘结滑移本构模型是通过函数曲线进行直接拟合，使用时要首先根据对应材料粘结滑移关系进行修正。
[0005]需指出的是，现有的粘结滑移本构模型绝大部分是针对钢筋混凝土构件，而对于FRP筋ECC构件研究较少；部分学者直接使用钢筋混凝土粘结滑移本构模型去计算FRP筋ECC构件，但是均存在相应的问题。另外，现有所有的粘结滑移本构模型，均不考虑筋材与基体之间握裹力的影响，这也造成了计算结果的不准确。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足而提供一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法，该FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法所建立的FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型能够综合考虑ECC材料对FRP筋材的握裹力、FRP筋材直径以及ECC材料中的纤维掺量，计算准确性好。
[0007]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现。
[0008]一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法，包括有以下步骤，具体的：
[0009]步骤1、建立初步本构模型，初步本构模型的计算公式如下：
[0010][0011]其中，τ是粘结强度；s是滑移量；τ
m
是最大粘结强度；s
m
是与最大粘结强度相对应的筋材滑移量；M、N为曲线形态调整参数；
[0012]步骤2、建立τ
m
与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，以及建立s
m
与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，具体计算公式如下：
[0013][0014][0015]其中，D是FRP筋材直径；α、β、γ、χ、δ分别是与ECC材料中纤维掺量相关的参数，且参数α、β、γ、χ、δ通过试验结果拟合确定；υ是粘结强度拟合参数；σ/σ
u
是FRP筋材应力水平，σ是FRP筋材应力，σ
u
是FRP筋材极限强度；
[0016]步骤3、建立曲线形态调整参数M与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，以及建立曲线形态调整参数M与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，具体计算公式如下：
[0017][0018][0019]其中，ε、φ、η、μ、分别是与FRP筋材直径相关的参数，且参数ε、φ、η、μ、通过试验结果拟合确定；ρ是ECC材料中纤维掺量；
[0020]步骤4、建立FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型，FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的计算公式如下：
[0021][0022]其中，对于所述FRP筋材极限强度σ
u
，是通过拉拔试验进行确定；
[0023]在进行拉拔试验的过程中，选择FRP筋材试件长度为750mm，且FPR筋材的两端部分别安装钢管，钢管与FPR筋材之间浇筑膨胀水泥，养护7天之后再进行拉拔试验；其中，在对FRP筋材时间进行拉拔试验时，试验机的拉伸速度为1MPa/s。
[0024]其中，于所述步骤2中，参数α、β、γ、χ、δ通过试验结果拟合确定，具体拟合结果如下：
[0025](1)、当ECC材料中纤维掺量为1.60％时，α为
‑
15～
‑
20，β为430～460，γ为10～30，χ为0～5，δ为1～9；
[0026](2)、当ECC材料中纤维掺量为2.00％时，α为
‑
20～
‑
28，β为420～450，γ为
‑
80～
‑
40，χ为
‑
5～0，δ为
‑
20～
‑
10；
[0027](3)、当ECC材料中纤维掺量为2.40％时，α为
‑
5～
‑
10，β为380～420，γ为5～12，χ为4～8，δ为2～10。
[0028]其中，于所述步骤3中，参数ε、φ、η、μ、通过试验结果拟合确定，具体拟合结果如下：
[0029](1)当FRP筋材的直径值为13mm时，ε为
‑
1～
‑
0.1，φ为1～10，为50～100，η为
‑
0.1～0，μ为
‑
1～1，为
‑
1～6；
[0030](2)当FRP筋材的直径值为16mm时，ε为
‑
0.03～
‑
0.0.1，φ为
‑
5～2，为150～250，
η为
‑
0.01～0，μ为0～5，为0～10；
[0031](3)当FRP筋材的直径值为19mm时，ε为0～0.03，φ为
‑
2～4，为100～200，η为
‑
0.02～0，μ为
‑
2～5，为
‑
2～5。
[0032]本专利技术的有益效果为：本专利技术所述的一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法，其包括有以下步骤：步骤1、建立初步本构模型，初步本构模型的计算公式包括粘结强度τ、滑移量s、最大粘结强度τ
m
、与最大粘结强度相对应的筋材滑移量s
m
以及曲线形态调整参数M、N；步骤2、建立τ
m
、s
m
与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系；步骤3、建立曲线形态调整参数M、N与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系；步骤4、建立FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型。本专利技术所建立的本构模型与FPR筋材应力水平、FRP筋材直径、ECC材料中纤维掺量建立函数关系，即本专利技术所建立的本构模型能够综合考虑ECC材料对FRP筋材的握裹力、FRP筋材直径以及ECC材料中的纤维掺量，计算准确性好。
附图说明
[0033]下面利用附图来对本专利技术进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制。
[0034]图1为在筋材应力、ECC材料中纤维掺量相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法，其特征在于，包括有以下步骤，具体的：步骤1、建立初步本构模型，初步本构模型的计算公式如下：其中，τ是粘结强度；s是滑移量；τ
m
是最大粘结强度；s
m
是与最大粘结强度相对应的筋材滑移量；M、N为曲线形态调整参数；步骤2、建立τ
m
与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，以及建立s
m
与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，具体计算公式如下：与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，具体计算公式如下：其中，D是FRP筋材直径；α、β、γ、χ、δ分别是与ECC材料中纤维掺量相关的参数，且参数α、β、γ、χ、δ通过试验结果拟合确定；υ是粘结强度拟合参数；σ/σ
u
是FRP筋材应力水平，σ是FRP筋材应力，σ
u
是FRP筋材极限强度；步骤3、建立曲线形态调整参数M与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，以及建立曲线形态调整参数M与FRP筋材直径、FRP筋材应力、ECC材料中纤维掺量之间的关系，具体计算公式如下：计算公式如下：其中，ε、φ、η、μ、分别是与FRP筋材直径相关的参数，且参数ε、φ、η、μ、通过试验结果拟合确定；ρ是ECC材料中纤维掺量；步骤4、建立FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型，FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的计算公式如下：2.根据权利要求1所述的一种FRP筋ECC构件粘结滑移本构模型的建立方法，其特征在于：对于所述FRP筋材极限强度σ
u
，是通过拉拔试验进行确定；在进行拉拔试验的过程中，选择FRP筋材试件长度为750mm，且FPR筋材的两端部分别安装钢管，钢管与FPR筋材之间浇筑膨胀水泥，养护7天之后再进行拉拔试验；其中，在对FRP筋材时间进行拉拔试验时，试验机的拉伸速度为1MPa/s。3.根据权利要求1所述的一种FRP...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑愚，张黎飞，夏立鹏，邸博，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：