Для повышения механических характеристик сборных композитных плит на этапе строительства и уменьшения зависимости от временной поддержки предлагается новый тип композитной плиты из тонкостенного стального каркаса с бетонным наполнителем, армированным стальными волокнами (плита XUDB). С помощью координированного проектирования материала и структуры систематически исследованы характеристики нагружения и механизмы усиления. В качестве объекта исследования взята плита с пролетом 3600 мм; дизайн включает 4 типа образцов для сравнения: традиционный армированный каркас, новый каркас, обычный бетон и бетон с стальными волокнами. С помощью программного обеспечения конечных элементов ABAQUS построена детализированная трехмерная модель и проведен нелинейный совместный анализ, где для бетона использована модель пластических повреждений, ключевые параметры повреждений определены методом обратного анализа, а сталь описана двучленным конститутивным законом. Модель учитывает взаимодействие всех компонентов, смоделирована нагрузочная установка для точного имитирования реального состояния нагружения. Результаты показывают, что по сравнению с традиционной армированной плитой новый каркас существенно оптимизирует распределение напряжений, снижая пиковое напряжение главной арматуры на середине пролета на 21%, эффективность использования материала увеличена до 91,7%. Эффект мостика стальных волокон эффективно подавляет развитие трещин и пластической зоны: максимальное пластическое деформирование плиты XUDB уменьшилось на 37%, пик повреждающего фактора снизился на 26,7%. Стальные волокна и новый каркас демонстрируют значительный синергизм, совместно формируя двойной механизм усиления "мостик из волокон - распределение через стержень", меняющий режим разрушения с "хрупкого раздавливания" на "градуальный релиз – мультикорневое потребление энергии", при этом площадь раздавленной зоны на середине пролета уменьшилась на 33%, скорость ухудшения жесткости снизилась на 28%. Этот синергетический механизм существенно улучшает пластичность конструкции, несущую способность и способность к монтажу без опор на стадии строительства.

новый каркас;бетон с стальными волокнами;анализ конечных элементов;синергетический механизм;режим разрушения