Zur Verbesserung der mechanischen Leistung von vorgefertigten Verbundplatten während der Bauphase und zur Verringerung der Abhängigkeit von temporären Stützen wird eine neuartige Verbundplatte aus gitterförmigem Stahlfaserbeton (XUDB-Platte) vorgeschlagen. Durch das koordinierte Design von Material und Struktur werden die Belastungsleistung und Verstärkungsmechanismen systematisch untersucht. Als Untersuchungsobjekt dient eine Verbundplatte mit einer standardisierten Spannweite von 3600 mm. Das Design umfasst vier Vergleichsproben: traditioneller Bewehrungsträger, neuer Gitterträger, Normalbeton und Stahlfaserbeton. Mit der Finite-Elemente-Software ABAQUS wurde ein detailliertes dreidimensionales Festkörpermodell erstellt und eine nichtlineare gekoppelte Analyse durchgeführt. Für den Beton wurde ein plastisch-schadensbasiertes Modell verwendet, wobei kritische Schadensparameter mittels inverser Kalibrierung bestimmt wurden, und Stahl wurde mit einem bilinearen Werkstoffmodell beschrieben. Das Modell berücksichtigt vollständig die Wechselwirkungen der Komponenten, ein Ladegerätmodell wurde erstellt, um den tatsächlichen Belastungszustand präzise zu simulieren. Die Ergebnisse zeigen, dass das neue Gittersystem im Vergleich zur traditionellen Bewehrungsträgerplatte die Spannungsverteilung deutlich optimiert, wobei die Spitzenspannung des Hauptbewehrungsstabs im Plattenmittelbereich um 21 % reduziert und die Materialausnutzung auf 91,7 % erhöht wird. Die Brückeneffekt der Stahlfasern hemmt effektiv die Rissbildung und die Entwicklung der plastischen Zone, wobei die maximale plastische Verformung der XUDB-Platte um 37 % und der maximale Schadensfaktor um 26,7 % reduziert werden. Stahlfasern und neues Gitter zeigen eine deutliche Synergie, die gemeinsam einen doppelten Verstärkungsmechanismus „Faserbrücke - Zugstabverteilung“ bilden, wodurch sich das Versagensmuster von „sprödem Zerquetschen“ zu „gradualer Entlastung - Mehrkern-Energieverbrauch“ ändert. Die Fläche der Druckzerquetschungszone in der Plattenmitte verringert sich um 33 % und die Steifigkeitsdegradationsrate um 28 %. Dieser Synergiemechanismus verbessert signifikant Duktilität, Tragfähigkeit und Montagefähigkeit ohne Stützsysteme in der Bauphase des Bauteils.

neues Gitter;Stahlfaserbeton;Finite-Elemente-Analyse;Synergiemechanismus;Versagensmuster