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钢纤维膨胀页岩轻质骨料混凝土(steel fiber reinforced expanded-shale lightweight concrete,SFRELC)具有自重轻、抗拉能力强、保温效果好和良好的抗压延性等优点,适用于大跨和高层建筑结构,已经逐渐被应用到工程结构当中。但目前对SFRELC构件进行有限元模拟分析的研究有待进一步开展。有限元(Finite element,FE)数值模拟在土木工程领域应用广泛。对于线性和非线性的材料,都可以通过有限元模型将其材料属性很好地模拟出来。有限元模拟的优点在于可以很细致地计算出研究对象每一部位的受力状况,分析结构受力,就可以在早期预判结构的受力薄弱位置。推广有限元数值模拟在结构方面的应用可以减少真实试验造成的资源和时间上的浪费,是近些年结构分析的趋势。本文针对不同钢纤维体积率(0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的5根钢筋钢纤维全轻混凝土(steel fiber reinforced expanded-shale lightweight concrete,SFRELC)T形梁受弯时表现出的弹性和塑性特征进行虚拟试验研究,研究非线性有限元分析不易收敛的问题。主要工作包括:(1)根据实际混凝土裂缝间距选取了50mm作为单元尺寸。采用位移荷载加载完成加载过程。以T形梁的初始屈服挠度为界限,将位移分为峰值前和峰值后荷载,峰值前材料力学表现为线弹性,峰值后表现为塑性。弹性部分易于收敛,采用细化荷载子步以求得精确的开裂弯矩。采用牛顿拉普森法求解非线性方程组,在塑性部分扩大收敛容差,但为保证精确,应小于0.1。调整荷载子步数,保证非线性部分收敛。(2)利用有限元软件ANSYS,采用合理的SFRELC、钢筋及其粘结滑移本构模型,得到SFRELC T形梁开裂弯矩和极限承载力、SFRELC和钢筋应力和应变以及带有下降段的完整挠度-弯矩曲线和延性的数值计算结果。通过纵筋与SFRELC沿纵筋重心的位移差,计算有限元模拟的裂缝总宽度。通过比较五根不同钢纤维体积率的SFRELC T形梁的试验结果,证明了数值模型的合理性。验证使用非线性有限元分析来研究SFRELC T形梁的完整弯曲性能,为虚拟试验提供了一种可行且可靠的方法。(3)对SFRELC T形梁进行超筋模拟,从挠度-弯矩曲线和延性以及裂缝宽度上分析超筋的危害。研究表明,SFRELC T形梁最大配筋率随着钢纤维体积率的增加而增加。(4)通过有限元模拟结合钢筋应力计算,对少筋梁进行分析。研究表明,SFRELC T形梁最小配筋率随着钢纤维体积率的增加而减小。