新模型促进了对超高性能混凝土应力应变行为的理解

《工程》杂志最近发表的一项研究揭示了一种新型的以分​​析为导向的应力应变模型，该模型有望改善工程师对纤维增强聚合物(FRP)约束的超高性能混凝土(UHPC)的理解和设计方式。这项由张SS、王JJ、林关和聂XF领导的混凝土研究进展，为深入了解FRP约束的UHPC的抗压行为提供了更深入的见解，解决了当前结构工程模型中的一个关键空白。

超高性能混凝土(UHPC)因其出色的强度和耐久性而在现代建筑中占据重要地位。然而，了解其在用FRP材料约束时的行为仍然是一项复杂的挑战。传统模型已成功解决了用FRP约束的正常强度混凝土(NSC)的应力-应变关系，但这些模型在应用于超高性能混凝土(UHPC)时却存在不足。

该研究由华中科技大学和南方科技大学的研究人员开展，旨在通过研究超高性能混凝土在同心压缩下的失效机制和开发精细的面向分析的模型来弥补这一差距。

研究人员进行了一系列实验，以检查当FRP约束时，UHPC在同心压缩下的表现。他们的研究结果表明，常用的应力路径独立性假设(适用于FRP约束的NSC)并不适用于UHPC。这种差异促使团队重新思考和修改现有模型，以更好地表示FRP约束的UHPC的行为。

其中一个重要发现是，FRP约束UHPC中主要对角裂缝的形成导致不均匀的横向扩展。这种现象导致FRP对UHPC的有效约束压力降低，对NSC使用的应力路径独立性假设的适用性提出了挑战。

为了解决这些问题，研究人员开发了一种新模型，该模型考虑了应力路径依赖性的影响。通过调整围压并加入新的围压间隙方程，该团队成功地在其面向分析的模型中解释了这一因素。

使用收集的测试结果综合数据库对所提出的模型进行了严格测试。验证过程表明，新模型准确预测了FRP约束UHPC的应力-应变行为。这种精度标志着与以前的模型相比有了显著的改进，并为工程师提供了设计和分析UHPC结构的更可靠的工具。

这项研究代表了结构工程和混凝土科学领域的重大进步。引入考虑应力路径依赖性的分析导向模型，可以更细致地了解UHPC的压缩行为。这一进步不仅增强了采用UHPC的结构的设计和安全性，还为未来的研究开辟了新途径。

准确预测FRP约束UHPC行为的能力将对建筑行业产生深远影响，有可能为各种结构应用带来更高效、更安全的设计。研究人员和工程师现在可以利用这些见解来提高UHPC结构的性能和使用寿命，推动混凝土技术的创新。

这项研究为从事UHPC工作的工程师和研究人员提供了宝贵的工具。随着建筑行业的不断发展，这种新模型有望在塑造高性能混凝土应用的未来方面发挥关键作用。

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