Page 147 - 《爆炸与冲击》2025年第9期
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第 45 卷 吴 昊，等： CFRP布加固砌体填充墙抗爆分析与设计 第 9 期
为 9）关键字进行描述；拉结筋通过 Hughes-Liu 梁单元（*SECTION_BEAM，ELFORM 取值为 1）进行离
散，拉结筋与框架以及墙体间均采用*CONSTRAINED_BEAM_IN_SOLID 关键字进行耦合；粘贴于墙体
背爆面的 CFRP 布采用分层壳单元（*PAET_COMPOSITE，ELFORM 取值为 2）进行表征，通过定义分层
壳单元积分点数量、方向及其相应的材料模型来表征不同铺设方向的多层 CFRP 布。CFRP 布与墙体间
的 黏 结 和 脱 粘 均 采 用 关 键 字 *CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE_TIEBREAK
（OPTION 取值为 2）进行表征。
FRP: multi-layer shell element
FRP-wall: TIEBREAK
Tie bar: beam element
Tie bar-wall, tie bar-frame: CONSTRAINED
Frame and brick: solid element
Brick-brick, brick-frame: TIEBREAK
图 2 CFRP 布加固砌体填充墙有限元模型
Fig. 2 Finite element model of CFRP sheet strengthened masonry infilled wall
1.2 材料模型与参数
1.2.1 扩展砌块
扩展砌块采用 LS-DYNA 有限元软件 [18] 中内置的已广泛应用于混凝土类材料抗爆分析的 Riedel-
Hiermaier-Thoma (RHT) 材料模型进行表征。如图 3 [12] 所示，RHT 模型通过引入弹性屈服面、最大失效面
σ r ，可考虑材料的硬化、损伤、
和残余强度面分别描述材料的初始屈服强度 σ y 、失效强度 σ f 和残余强度
失效和应变率效应。
Effective stress Failure surface Stress Linear strengthening stage
Elastic limit σ f
surface
σ y
Strain softening stage
σ r
R
Residual surface Elastic stage
O Hydrostatic pressure O Strain
(a) Limit surfaces (b) Uniaxial compressive stress-strain relationship
图 3 RHT 模型 [12]
Fig. 3 RHT model [12]
由于砌块和砂浆的力学性能参数无法直接描述扩展砌块的静、动态力学性能，以砌体的单轴抗压强
度和弹性模量等效为原则，Chen 等 [12] 基于 GB/T 50129—2011《砌体基本力学性能试验方法标准》 [19] 建
议的砌体棱柱体单轴抗压强度 f 和弹性模量 E，提出了扩展砌块 RHT 材料模型的抗压强度 f 和剪切模
m
量 G 确定方法：
2
−8
2
−4
−5
−3
f m = 3.45×10 G +0.58 f −6.01×10 G −6.08×10 f +3.46×10 G f (1)
2 2 −5 2 −2
E = 4.1×10 f 2 +1.5G −36.1 f −8.6×10 G +5.6×10 G f 2 (2)
2
式中：f 为砂浆立方体的抗压强度。RHT 模型的其他参数详见文献 [12]。
2
095101-4
