7.4.2.1　混凝土模型本构关系

本节计算所需的单轴混凝土抗压强度及抗拉强度代表值，均根据本次试验混凝土试块标准抗压试验平均值结合相关公式换算得到。笔者采用ABAQUS提供的塑性损伤模型，来模拟混凝土的受力性能。模型中受压应力-应变关系及受压损伤因子，是根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中附录C相关公式进行计算。本节模拟所有混凝土受压应力-应变曲线计算公式如下：

fc——混凝土单轴抗压强度代表值，MPa；

aa——单轴受压应力-应变曲线上升段参数值；

ad——单轴受压应力-应变曲线下降段参数值。

ABAQUS中提供了受拉应力-应变、应力-位移及应力-断裂能3种混凝土受拉本构关系，普遍有限元分析都采用受拉应力-应变本构关系曲线。本文采用受拉应力-应变模拟混凝土开裂会带来计算收敛性问题，故采用输入混凝土断裂能的方式，定义了如图7.29所示的受拉软化本构模型。笔者根据CEB-FIP Model Code［160］中提供的公式计算所需输入的混凝土断裂能，表达式见式（7-27）。

式中：fc为混凝土抗压强度代表值，MPa。

图7.29　混凝土受拉软化本构

7.4.2.2　钢材模型本构关系

在ABAQUS中，Property模块通过对截面赋予材料属性，来定义部件的本构特性。钢材的本构关系曲线主要有如图7.30所示的3种本构模型：①弹塑性模型；②弹性-线性强化模型；③弹-塑性强化模型。弹-塑性强化模型能够较为真实地反映钢材的屈服、强化和塑性变形，但模型较为复杂。

图7.30　钢材本构模型(www.daowen.com)

（1）钢板与栓钉的本构关系

论文中钢板与栓钉的本构模型采用如图7.30（b）所示弹性-线性强化模型，该模型有利于提高计算模型的收敛性，其本构关系表达式与式（7-24）一致，钢板与栓钉的力学性能参数根据材性试验结果取值，具体输入值与7.3.2节一致。

（2）钢筋的本构关系

论文中钢筋的本构模型采用图3.2（a）弹塑性模型，钢筋的主要性能参数根据单轴拉伸试验结果取值，其中弹性模量取2.06×1011Pa，泊松比v取0.3，质量密度取7.80×103kg/m3。