几何非线性高性能复合材料筋混凝土梁Heterosis组合壳单元

对于高性能碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)筋混凝土梁，研究几何非线性组合壳单元模型，对预应力CFRP筋混凝土梁进行了全过程分析。引入VonKarman理论，推导了局部坐标系下Piola2Kirchhoff应力矩阵和几何刚度矩阵；分别采用组合壳单元和分层壳单元模拟预应力CFRP筋和玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋，并推导了CFRP筋对组合壳单元刚度矩阵的贡献，同时采用Heterosis选择积分技术以避免剪切锁定和零能量模式，研制了相应的非线性计算程序。计算结果与试验数据对比可知，挠度发展规律和预应力CFRP筋应变发展规律均吻合良好，说明了研究单元的有效性及研制程序的正确性；CFRP筋具有高强度性能，梁试件破坏时CFRP筋均未失效；利用预应力CFRP筋应变重分布系数研究了梁的刚度退化规律，表明采用GFRP筋代替普通钢筋在加载后期会使梁的刚度退化减小。