纤维增强高性能混凝土力学性能的数值模拟研究.pdf

2023年第6 期（总第40 4期）Number 6 in 2023(Total No.404)doi:10.3969/j.issn.1002-3550.2023.06.022混凝土ConcreteMATERIALAND ADMINICLE原材料及辅助物料纤维增强高性能混凝土力学性能的数值模拟研究李整建(焦作大学土木建筑工程学院，河南焦作4540 0 0)摘要：在混凝土植入钢纤维网格，结合结构受力特点对钢纤维网格铺设方向进行调整，通过ANSYS软件，对钢纤维增强高性能混凝土力学性能的数值模拟进行了研究，结果表明，在载荷作用下，钢纤维网格轴向应力分布图中，大部分区域所受轴向应力是压应力，在构件的底部中间区域集中有拉应力，拉应力从中间部位向两端逐渐降低。在1 0.5kN集中载荷作用下，试件钢纤维加入后，试件各节点位置轴向应力得到有效降低。加入钢纤维可使混凝土试件最大节点轴向应力、底部平均节点轴向应力均降低显著。钢纤维对混凝土构件挠度方向抗变形能力具有显著提高，截面尺寸相同的条件下，钢纤维增强混凝土相较于钢筋混凝土具有更有优良的抗变形能力，能够有效改善混凝土构件的局部抗拉性能。在1 0.5kN载荷作用下，9 0 钢纤维网格混凝各节点在Y轴方向具有最大变形；35钢纤维网格混凝各节点具有最新变形；6 5钢纤维混凝土变形比50 钢纤维网格混凝土微高。关键词：钢纤维；数值模拟；混凝土；网格；力学性能中图分类号：TU528.041Numerical simulation study on mechanical properties of fiber-reinforced high-performance concreteAbstract:The steel fiber is interwoven into a grid laid in concrete,the direction of steel fiber grid laying is adjusted according to thecharacteristics of structural stress,and the numerical simulation of the mechanical properties of steel fiber reinforced high-performanceconcrete is studied through ANSYS software,and the results show that under the load,the axial stress in most areas of the axial stressdistribution diagram of the steel fiber grid is compressive stress,and the tensile stress is concentrated in the middle area at the bottom of thecomponent,and the tensile stress is gradually reduced from the middle part to both ends.Under the concentrated load of 10.5 kN,the axialstress of each node position of the specimen is effectively reduced after the steel fiber of the specimen is added.The addition of steel fibercan significantly reduce the axial stress of the maximum node and the axial stress of the average node at the bottom of the concretespecimen.Under the same cross-sectional size,steel fiber reinforced concrete has the best performance in terms of tensile and tensiledeformation control,and steel fiber improves its local tensile ability significantly.Under the action of 10.5 kN load,each node of 90 steelfiber grid concrete has the maximum deformation in the Y axis direction.Each node of 35 steel fiber grid coagulation has the latestdeformation.The deformation of 65 steel fiber concrete is slightly higher than that of 50 steel fiber grid concrete.Key words:steel fiber;numerical simulation;concrete;grid;mechanical properties文献标志码：A(School of Civil and Architectural Engineering,Jiaozuo University,Jiaozuo 454000,China)文章编号：1 0 0 2-3550(2 0 2 3)0 6-0 1 0 9-0 6LIZhengjian构筑物中植人一定量钢筋，主要是使钢筋构件抗拉伸能力0引言提高，以便增加钢筋抗弯强度、承载能力、抗折能力。在生随着高层建筑、大跨度结构需求量日渐增加，对混凝产中,最常见的钢纤维混凝土即是将混凝土、钢纤维相互土性能要求进一步提高。国际混凝土界提出关于钢纤维混合均匀后，使材料抗拉抗压的性能增强，进而使其结构增强混凝土概念，也就是将钢纤维添加在水泥混凝土中，整体特性得以改善门。钢筋混凝土缺陷很明显，在钢筋混凝从而可将混凝土的承载力提高。钢纤维对混凝土强度提高土中，水泥表面、钢筋在黏结力良好时能够紧密组成整体、作用显著，在工程中，钢纤维增强混凝土应用广泛2 。在水也可以实现钢筋与水泥一起受力、相互协调变形，但浅层泥基复合材料中，若加入高弹性模量的钢纤维，可对硬化混凝土中的钢筋直径较大时应力较为集中，导致构件受力材料开裂后的裂纹延伸加以抑制3,从而使硬化材料开裂不均衡而易产生裂缝8。在钢筋中加入了钢纤维，就可使钢后，其还可维持一定的抗拉能力，由于阻裂作用可将硬化筋混凝土中由于钢筋长度问题而引起的应力集中现象减材料的变形能力提高4,在基体材料被损伤时，相应的扩展少 9。现有钢纤维混凝土材料,是在将乱相的短切钢纤维加性也可维持,因此,钢纤维的阻裂作用与界面黏附能力、纤人普通水泥中,并由此产生的一种新型复合材料,能使普通维弹性模量、本身抗拉能力等密切相关。钢筋混凝土是在水泥的承载能力得到显著提高，但乱相短钢纤维混凝土在收稿日期：2 0 2 2-0 3-1 3109技术方面还不够成熟，如普通混凝土、短钢纤维在混合搅拌时很容易结团。由于钢纤维有很大的密度，浇筑时沉人水泥底层，分布不均衡，造成质量问题 1 0 。在实际施工中，混凝土中混人钢纤维能使其抗弯能力增强，因钢纤维混凝土中的钢纤维分布方向具有很强的随机性，构筑物在受力后，夹角较小的钢纤维或与荷载角度相同的钢纤维混凝土能充分发挥增强效果其他钢纤维混凝土因角度与应力方向不相同，其增强效果不能发挥，导致钢纤维应发挥作用降低。基于此，本研究在混凝土植人钢纤维网格,结合结构受力特点对钢纤维网格铺设方向进行调整，从而使混凝土结构的受力方向和钢纤维网格力学性能增强方向保持一致，钢纤维被充分利用。通过ANSYS软件，对钢纤维增强高性能混凝土力学性能的数值模拟进行了研究。1有限元模型建立1.1材料性能本研究试件属于三点弯曲构件,混凝土泊松比为0.1 6,密度为2 39 5kg/m,弹性模量为2 7.9 GPa,试件尺寸为355mmx105mmx105mm;其中钢筋抗拉强度为30 0 5MPa，弹模为202GPa。钢纤维直径大小为0.42 mm,将钢纤维绞织为网格结构,并植于混凝土底部。混凝土梁具有较大自重以及混凝土间摩擦系数，根据实际工程，在计算模拟数值时需要对构件进行铰支座约束。试件类别素混凝土钢筋混凝土钢纤维混凝土试件A钢纤维混凝土试件B钢纤维混凝土试件C有限元主要针对处于弹性阶段未开裂混凝土进行仿真计算。拉应力是可以破坏混凝土构件的主要应力 1 。混凝土抗拉强度为抗压强度的1/2 0 1/8,本研究混凝土试件极限承载能力约为1 0.5 1 6.5kN，在有限元计算中，对试件施加力控制为1 0.5kN内，在1 0.5kN载荷作用下，对构件各构件节点挠度、轴向应力进行对比分析，图1 为构件在10.5kN作用下轴向应力云图。可看出，在载荷作用下，试件钢筋、混凝土、钢纤维网格轴向应力分布图中，大部分区域的轴向受力为压应力，构件的底部中间区域受到拉应力，拉应力从两端向中间部位逐渐变大。2钢纤维混凝土与钢筋混凝土受弯构件力学性能有限元计算结果分析在防护领域，高强混凝土材料应用前景非常广阔。弹丸对钢纤维高强混凝土板侵彻过程属于一个极短暂的高压力、大应变非线性问题，研究手段包括软件模拟、实际试验测试两种。随着有限元技术的进一步发展，用计算机相1101.2有限元模拟计算ANSYS软件属于一种显式非线性动力学分析有限元软件，通过数值运算可进行各种模压、高速碰撞、爆炸等大变形动力学问题的计算!。经过几十年发展、扩充，ANSYS软件功能广泛应用于航天、汽车、电子等领域 1 2-1 4。使用ANSYS软件求解步骤包括：首先进行前置处理，包括选项设置、单元类型选择、实常数和材料属性定义、定义接触面、建立实体模型、有限元网格划分等；其次是进行加载求解，包括对材料进行施加约束，进行载荷及边界条件的设置，对求解中的步长控制、求解时间等相关控制参数进行设置；最后进行结果后处理，主要对运行结果进行应变、应力、时间、位移等后处理分析。ABAQUS软件功能强大，适合工程模拟，其解决问题范围从简单线性分析到复杂非线性问题。可对钢筋混凝土等典型工程材料性能进行模拟。本研究是对钢筋混凝土、钢纤维混凝土进行模拟。在建立模型时，混凝土模型建立使用3D实体模型，实体采用Extrusion进行构建，在划分网格时，应力单元采用3Dstress；钢筋、钢纤维采用3Dstress应力单元，网格划分时使用实体单元，网格尺寸为1 0 mm。在ABAQUS中，可采用实体单元进行模拟，采用静态一般线性分析，即general、s t a t i c 来定义 stepl。本研究采用有限元方法计算分析三点弯钢筋混凝土、素混凝土、钢纤维混凝土受弯结构，建立钢筋混凝土、钢纤维混凝土试件A、钢纤维混凝土试件B、钢纤维混凝土试件C四个模型，表1 为模型材料参数。表1 模型材料参数钢材料直径/mm钢材料根数003.4050.46550.461050.46205关软件进行侵彻过程的数值模拟，可获得弹丸侵彻速度变化规律、破坏过程、侵彻阻力等。分析侵彻问题的重要方法是软件模拟,对于钢纤维混凝土抗侵彻分析主要集中在建立混凝土本构模型的、推导侵彻经验式。本研究采用ANSYS有限元软件，进行钢纤维高强混凝土勒板抗侵彻过程数值模拟。钢材料横截面积/mm035.309.5217.9234.73(a)素混凝土(c)钢纤维混凝土图1 构件在1 0.5kN作用下轴向应力云图钢筋率/%00.350.090.180.36(b)钢筋混凝土2.1构件应力分析通过图1 的轴向应力分布图可知，混凝土大部分区域受压，混凝土底部中间附近区域为拉应力分布区域。本研究取试件底部混凝土中间位置在轴线方向节点、钢纤维混凝节点距离端点的位置/cm素混凝土/MPa钢筋混凝土/MPa0.09%钢纤维混凝土/MPa0.18%钢纤维混凝土/MPa0.36%钢纤维混凝土/MPa7.78.89.911.012.113.214.315.416.517.618.719.820.922.023.124.225.326.427.528.629.730.8由表2 知，在1 0.5kN集中载荷作用下，试件钢纤维、钢筋加入后，试件各节点位置轴向应力得到有效降低。混凝土试件最大节点轴向应力以及底部平均节点轴向应力在加入钢筋和钢纤维之后明显降低。与素混凝土试件相比，钢筋混凝土底部平均拉应力降低8.34%，最大拉应力处拉应力降低1 2.9 1%，最大拉应力、平均拉应力得到一定程度的降低。对于配筋率为0.0 9%钢纤维混凝土试件，其底部平均拉应力降低了1 0.8 9%，混凝土试件居中段所受最大拉应力降低9.6 5%，最大拉应力、平均拉应力有小幅度降低。配筋率为0.0 9%的钢纤维网格混凝土与钢筋混凝土在降低混凝土试件底部拉应力方面作用效果相差无几，试件最大拉应力降低作用比钢筋混凝土略微低。对于配筋率为0.1 8%钢纤维混凝土试件来说,与素混凝土相比,中间位置最大拉应力处拉应力降低9.7 8%，底部平均拉应力降低1 2.0%。最大拉应力、平均拉应力降低效果要比钢筋混凝土优。与钢筋混凝土相比，最大拉应力降低效果提升49.74%，平均拉应力降低效果提升49.46%。对于配筋率为0.36%钢纤维混凝土试件来说，相比素混凝土，混凝土试件中间位置最大拉应力处拉应力降低1 2.8 7%，底部平均拉应力降低了1 4.36%。混凝土拉应力降低效果在钢纤维掺量提高时随之提高。与钢筋混凝土相比，平均拉应力降低效果提升了54.32%，最大拉应力降低效果提升幅度为49.44%。在钢材截面积相同条件下,对混凝土拉应力的降低效果来土中钢纤维在轴线方向节点、钢筋混凝土中钢筋在轴线方向节点，分析试件中间部分节点，相邻两节点间距离为1.1 cm，选取结点为中间区域节点，方便直观观察试件受力情况。表2为1 0 kN集中载荷作用下，试件各节点位置轴向应力。表2 试件各节点位置轴向应力2.7371052.5881055.4741054.8351058.2601057.5711051.2091061.1141061.4971061.376x1061.7831061.6351061.8581061.8841062.308x1062.010 x1062.5171062.2991062.6671062.4351062.7471062.5071062.7471062.5071062.6671062.4351062.5171062.2991062.308x1062.0101061.8591061.8841061.7831061.6351061.4971061.3761061.2091061.1141068.2601057.571x1055.4741057.8351052.7371052.5881051.3801053.8831056.786x1059.5481051.3341061.6111061.878x1062.120 x1062.3221062.4691062.546x1062.546x1062.4691062.3221062.1201061.8781061.6111061.3341068.4371056.786x1053.8831051.380105说，钢纤维网格混凝土比钢筋混凝土拉应力降低效果要高。钢纤维网格的使用有效降低了混凝土结构的平均拉应力，结构承载力随钢纤维掺量增加而提高。2.2构件挠度分析从图1 试件Y轴位移云图可知，在Y轴方向（挠度方向）,构件变形从两端向中间表现出递增趋势。为观察试件变形能力更直观，本研究取试件底部混凝土中间位置在轴线方向的节点，表3为在载荷1 0.5kN时，混凝土底部各节点Y轴方向位移。由表3知，在混凝土中加人钢纤维可增强混凝土抗弯性能,从而将混凝土试件挠度有效地降低。构件在Y轴方向上变形、不同载荷作用下不同试件挠度变化基本一致。图2为不同载荷下混凝土结构位移对比。由图2 可知，钢纤维混凝土试件挠度相较于钢筋混凝土、素混凝土较低。在混凝土中,配制钢筋可以有效降低应力或弯拉变形而产生的挠度，钢纤维抗挠度变形效果要优于钢筋。结合表3、图2 可知，与素混凝土相比,钢筋混凝土最大挠度降低1 2.57%，平均节点挠度降低1 3.53%；对于配筋率为0.0 9%的钢纤维混凝土而言，平均节点挠度降低1 6.31%；与钢筋混凝土相比，对节点挠度降低性能提高1 7.6 6%；与素混凝土相比，配筋率为0.0 9%的钢纤维混凝土最大挠度降低1 7.6 3%，与钢筋混凝土相比，对节点挠度的降低作用提高1 3.57%；对于配筋率为0.1 8%钢纤维混凝土而言，平均111.1.3081053.9381056.5741059.2661051.2991061.5691061.8291061.8651062.2631062.506x1062.4811062.4811062.406x1062.2631061.8651061.8291061.5691061.2991069.266x1056.5741053.9381051.3081051.4411053.9611056.4711058.8581051.266x1061.5271061.776x1061.9041062.1931062.3311062.2921062.4031062.3311062.1931061.9071061.7761061.5271061.2661068.8591056.471x1053.9611051.441105表3混凝土底部各节点Y轴方向位移节点距离端点的位置素混凝土挠度钢筋混凝土挠度0.09%钢纤维混凝土挠/cm/mm1.15.17510-302.2-1.365x10-23.3-1.198x10-24.4-1.810 x10-25.5-1.830 x10-26.6-2.268x10-27.7-2.27510-28.8-2.72310-29.9-2.87110-211.0-3.158x10-212.1-3.319x10-213.2-3.553x10-214.3-3.70310-215.4-3.88010-216.5-3.99710-217.6-3.988x10-218.7-4.17510-219.8-4.21310-220.9-4.21310-222.0-4.17510-223.1-3.98710-224.2-3.99710-225.3-3.88010-226.4-3.70310-227.5-3.55310-228.6-3.31910-229.7-3.15910-230.8-2.87110-231.9-2.72310-233.0-2.37510-234.1-2.26810-235.2-1.83010-236.3-1.81010-237.4-1.19810-238.5-1.36510-239.6-5.17510-225口与素混凝土相比最大位移降低百分比/%与素混凝土相比平均位移降低百分比/%20151050钢纤维混凝土钢纤维混凝土钢纤维混凝土图2 不同载荷下混凝土结构位移对比节点挠度降低1 9.34%；与钢筋混凝土相比，对节点挠度降低性能提高2 6.8 4%。对于配筋率为0.36%钢纤维混凝土而言，平均节点挠度降低了2 4.2 5%，与5根钢筋混凝土相比，对节点挠度降低性能提高30.50%。因此可知，截面尺寸相1120.18%钢纤维混凝土挠度/mm度/mm-4.96210-30-5.178x10-30-9.916x10-3-9.58310-3-9.67010-3-8.919x10-3-1.46910-2-1.449x10-2-1.62310-2-1.51510-2-1.880 x10-2-1.848x10-2-1.98310-2-1.97110-2-2.29110-2-2.24310-2-2.510 x10-2-2.39010-2-2.68310-2-2.62110-2-2.87710-2-2.77110-2-2.936x10-2-2.96310-2-3.20210-2-2.99710-2-3.32710-2-3.24710-2-3.45110-2-3.35110-2-3.53310-2-3.446x10-2-3.59910-2-3.50310-2-3.628x10-2-3.636x10-2-3.62810-2-3.536x10-2-3.59910-2-3.50310-2-3.53310-2-3.446x10-2-3.45110-2-3.35110-2-3.32710-2-3.24710-2-3.20210-2-2.99810-2-2.936x10-2-2.96310-2-2.87710-2-2.77110-2-2.68310-2-2.62110-2-2.510 x10-2-2.390 x10-2-2.29110-2-2.24310-2-2.08310-2-1.97110-2-1.88010-2-1.548x10-2-1.62310-2-1.515x10-2-1.46910-2-1.44910-2-9.67010-2-8.919x10-2-9.916x10-2-9.58310-2-5.06210-2-5.17810-2同的条件下，钢纤维增强混凝土相较于钢筋混凝土具有更有优良的抗变形能力，能够有效改善混凝土构件的局部抗拉性能。2.3钢筋和钢纤维轴向应力分析在集中荷载作用下，试件的大部分区受力性质为压应力，而底部中间位置则受拉应力作用。试验中受拉应力区域的拉应力主要由钢筋、混凝土共同承受，在混凝土Y轴0.36%1.8%0.36%钢纤维混凝土挠度/mm/mm-5.17710-30-5.17910-30-8.813x10-3-8.76710-3-8.62010-3-8.46010-3-1.380 x10-2-1.37110-2-1.476x10-2-1.456x10-2-1.77910-2-1.76710-2-1.92410-2-1.90210-2-2.17410-2-2.15710-2-2.33710-2-2.31110-2-2.55110-2-2.52910-2-2.71210-2-2.68310-2-2.89210-2-2.86510-2-2.93410-2-2.99310-2-3.17510-2-3.14410-2-3.28310-2-3.24910-2-3.37410-2-3.34010-2-3.43310-2-3.39710-2-3.46510-2-3.42910-2-3.46510-2-3.42910-2-3.43310-2-3.39710-2-3.37410-2-3.34010-2-3.28310-2-3.24910-2-3.17510-2-3.14410-2-2.93410-2-2.90310-2-2.89210-2-2.86510-2-2.71210-2-2.68310-2-2.55110-2-2.52910-2-2.33710-2-2.31110-2-2.17410-2-2.15710-2-1.52410-2-1.90210-2-1.77910-2-1.76710-2-1.476x10-2-1.45610-2-1.38010-2-1.02110-2-8.62010-2-8.46010-2-8.81310-2-8.76710-2-5.17710-2-5.17910-20.09%钢筋混凝土向变形、轴向应力的情形下，解析试验中钢纤维、钢筋所受轴向应力。表4为载荷为1 0.5kN时钢材各节点轴向应力。由表4知，与钢材屈服应力相比，钢筋、钢纤维承载拉应力要低很多，钢纤维所受应力较于钢筋混凝土中的钢筋所受应力普遍小。而在钢纤维混凝土中,钢纤维表面的应力随配筋率的增大而降低。由于钢纤维在混凝土分布较为均表4钢材各节点轴向应力节点距离端点的位置/cm4根钢筋混凝土/Pa7.71.3461068.83.5931069.94.92110611.06.87410612.18.71710613.21.15210714.31.32510715.41.47810716.51.60610717.61.69710718.71.74510719.81.74510720.91.69710722.01.606x10723.11.47810724.21.32510725.31.15210726.48.71710627.56.87410628.64.92110629.73.59310630.81.346106匀，钢纤维可使应力集中程度有效减小，这对结构的承载性能有益。在钢纤维混凝土试块中，由于钢筋分布均衡,其内部应力分布更均衡，当所受同一承载力时，钢纤维混凝土试块安全性能更高。2.4不同角度钢纤维网格增强混凝土受弯构件应力分析从力学性能方面分析，如果钢纤维纵横向分布位置不同,其在纵横方向的受力状态不同，所以当钢纤维网格夹角大小发生变化时其曾庆效果会随着角度变化而改变,基于此，本研究将钢纤维网格交织夹角分别设置为3550 65、9 0。取试件底部混凝土中间位置在轴线方向节点进行分析，节点间距离为1.1 cm。表5为不同钢纤维网格混凝土底部节点轴向应力。由表5知，在相同载荷作用下，不同钢纤维网格混凝土底部拉应力分布比较一致。但拉应力大小存在微小差别，在1 0.5kN作用下，9 0 钢纤维混凝土底部具有最大拉应力，所受拉应力最小的是35钢纤维混凝土底部，35钢纤维混凝土试件承载能力更高。相比于55钢纤维混凝土底部，65钢纤维网格混凝土所受拉应力要微高。因而，在确保钢纤维体积率相同时，钢纤维网格交织角度为35、50 6 5、90的网格中,对混凝土试件底部轴向应力降低作用最大的是35钢纤维网格。2.5不同角度钢纤维网格增强混凝土受弯构件挠度分析取试件底部混凝土中间位置在轴线方向节点，在1 0.5kN作用下,对不同节点的位移进行分析,表6 为钢纤维网格混凝单层钢纤维网格混凝土/Pa5.2891051.5411063.9291065.206x1067.2861068.6381071.1451071.2601071.3921071.4591071.5091071.5091071.4591071.3921071.2601071.1451078.6381067.286x1065.2061063.9291061.541x1065.289105双层钢纤维网格混凝土/Pa5.5041052.1231064.4011065.9711068.2741069.8951071.2741071.3741071.5371071.5421071.6371071.6371071.5421071.5371071.3741071.2741079.8951068.2741065.9661064.3851063.1251065.415105表5不同钢纤维网格混凝土底部节点轴向应力节点距离端点35的位置/cm/Pa7.72.896x1058.85.5331059.98.23410511.01.19910612.11.47410613.21.74710614.31.901x10615.42.22510616.52.40110617.62.51410618.72.55310619.82.55310620.92.51410622.02.40110623.12.22510624.21.90110625.31.74710626.41.47410627.51.19910628.68.23410529.75.53310530.82.896105土底部节点Y轴向位移。由表6 知，在1 0.5kN载荷作用下,9 0 钢纤维网格混凝各节点在Y轴方向具有最大变形；35钢纤维网格混凝各节点具有最新变形；6 5钢纤维混凝土变形比50 钢纤维网格混凝土微高。1134层钢纤维网格混凝土/Pa6.4921052.9401064.5351066.486x1068.1901069.8781071.2861071.4301071.5801071.6651071.7211071.7211071.6651071.5801071.4301071.2861079.8781068.1721066.486x1064.5351062.9401066.4921055065/Pa/Pa2.9101052.9741055.621105 5.6231058.3141058.375x1051.211061.2121061.4841061.4921061.7601061.7691061.9151061.9241062.2411062.2501062.4201062.4281062.5291062.5431062.5711062.5841062.5711062.5841062.5291062.5411062.418106 2.4261062.2411062.255x1061.9151061.9231061.7621061.7681061.4851061.4921061.2091061.216x1068.3231058.348x1055.6171055.6411052.960105 2.94910590/Pa2.9751055.6731058.3901051.2231061.5041061.7831061.9401062.2701062.4451062.5641062.6041062.6041062.5641062.4501062.2691061.9401061.7801061.5051061.2221068.4281055.6621052.977105表6 钢纤维网格混凝土底部节点Y轴向位移节点距离端点35的位置/cm/mm1.14.97210-304.926x10-302.2-7.19110-3-9.17210-33.3-8.90310-33-8.65710-34.4-8.827x10-35.5-1.378x10-26.6-1.47810-27.7-1.78310-28.8-1.913x10-29.9-2.17210-211.0-2.32210-22.539x10-212.1-2.538x10-22-2.69910-213.2-2.69310-2-2.88310-214.3-2.87310-22-2.91710-215.42.90810-2-3.15910216.53.15110-2-3.26310-217.63.254x10-2-3.354x10-218.73.436x10-2-3.411x10219.8-3.434x10-2-3.44210-220.9-3.43410-2-3.443x10-222.0-3.346x10-2-3.411x10-223.1-3.25510-22-3.354x10224.2-3.1501023.263x10225.3-2.91210-223.160 x10-226.4-2.872x10-2-2.918x10-227.5-2.69310-22-2.883x10-228.6-2.53910-2-2.699x10-229.7-2.32110-22-2.549x10-230.8-2.17210-231.9-1.914x10-233.0-1.77910-2-1.291x10-234.1-1.48010-235.2-1.379x10-236.3-8.69710-337.4-9.134x103-8.663x10-338.5-7.210 x103-9.172x103-9.252x103-9.492x10339.6-4.97210-0-4.925x10-30-4.97210-30-5.177x10-30在1 0.5kN载荷作用下，通过对不同钢纤维网格混凝土试件底部各节点轴向应力、Y轴方向变形的分析可知,在钢纤维混凝土试件中，试件底部的拉应力在钢纤维交织角度为35时最低,结构的承载能力更高。在钢纤维网格角度为9 0 时,试件底部抗变形能力更高,变形最小。在钢纤维网格夹角变小时沿受拉应力方向,增加混凝土结构中的钢纤维有效长度，可增大其承受拉应力的钢纤维总量,其具有性能更优的结构承载能力。3结论本试验将钢纤维交织成网格在混凝土中铺设，根据结构受力特点调整钢纤维网格铺设方向，通过ANSYS软件，对钢纤维增强高性能混凝土力学性能的数值模拟进行了研究，得出如下结论：114(1)在载荷作用下，钢纤维网格轴向应力分布图中，大部5065/mm/mm30-4.972x10-30-5.177x10-30-9.26210-3-9.47310-3-8.64410-33-8.907103-1.404x10-2-1.41210-2-1.476x10-2-1.475x10-2-1.793x10-2-1.801x10-21.845x102-1.921x10-2-1.919x10-2-2.18010-22-2.186x10-2-2.329x10-2-2.328x10-22-2.39510-222.55410-22.62210-22-2.69910-2-2.776x10-22-2.88710-22-2.965x10-22-2.918x10-2-3.10410-22-3.163x10-22-3.25010-2-3.264x10-2-3.356x10-22-3.35710-22-3.451x10-2-3.413x10-2-3.50910-22-3.445x10-2-3.542x10-2-3.445x10-2-3.54210-22-3.413x10-22-3.50910-2-3.35710-2-3.451x1022-3.264x10-22-3.35710-2-3.163x10-223.25110-2-2.919x10-22-3.10410-2-2.884x10-22-2.966x10-22-2.691x10-2-2.77710-2-2.554x10-222.62310-2-2.329x10-22-2.32910-2-2.181x10-2-2.186x10-22-2.24310-2-1.291x10-21.97510-2-1.794x10-2-1.801x1022-1.846x10-2-1.47710-2-1.476x10-22-1.518x10-2-1.446x10-2-1.405x102-1.411x10-23-8.665x10-3-8.919x10-390/mm-1.445x10-21.517x10-2-1.974x10-22-2.24210-22-2.396x10-2分区域所受轴向应力是压应力,在构件的底部中间区域集中有拉应力,拉应力从中间部位向两端逐渐降低。(2)在1 0.5kN集中载荷作用下，试件钢纤维加入后，试件各节点位置轴向应力得到有效降低。加入钢纤维可使混凝土试件最大节点轴向应力、底部平均节点轴向应力均降低显著。钢纤维对混凝土构件挠度方向抗变形能力具有显著提高，在相同截面尺寸下,在抗拉、抗拉变形控制方面,钢纤维增强混凝土具有最好性能，钢纤维改善其局部抗拉能力比较显著。(3)在1 0.5kN载荷作用下，9 0 钢纤维网格混凝各节点在Y轴方向具有最大变形；35钢纤维网格混凝各节点具有最新变形；6 5钢纤维混凝土变形比50 钢纤维网格混凝土微高。参考文献：1 梁兴文,胡翱翔,于婧,等.钢纤维对超高性能混凝土抗弯力学性能的影响 复合材料学报,2 0 1 8,35(3)：7 2 2-7 31.2 王强.钢纤维取向角对超高性能混凝土抗拉强度的影响 ,混凝土与水泥制品,2 0 1 9,43(1):51-54.3 MAHDI N,ALI S A,REZA Z.Innovative models for predicting post-fire bond behavior of steel rebar embedded in steel fiber reinfor