缠绕条带加固柱体

土木工程中常有在柱体外面缠绕条带（如混凝土柱外缠玻璃纤维增强复合材料，碎石桩顶包裹土工合成材料等）进行加固的做法。这里主要介绍缠绕条带在ABAQUS中的建模方法。

 

若不考虑条带的抗弯刚度，可将其模拟为膜单元（或抗弯刚度很小的板单元），其在空间上是一个螺旋曲面（如图1所示）。该空间曲面是通过对一线段旋转加扭转建成的。具体为Part模块中通过Create Part选择三维空间，基于shell通过旋转建模（图2），然后在图3所示的绘图空间中绘制条带的起始边，确认后调出土4所示的对话框，参数含义如图所示，可随意调整查看效果。

 

图1

 

图2

 

图3

 

图4

 

条带单元采用膜单元，所以在创建Section时，要选择shell下的membrane（图5）。

图5

 

柱体可再创建一个实体part，条带与柱之间通过设置接触，本例中采用Cohesive Behavior模拟所可能的粘结（胶水）作用，也可以设置一个初始拉应力模拟实际情况。

 

a 有条带

b无条带

图6对比了有无条带，柱顶轴向加压后的竖向变形，在条带约束下，侧向变形受限，轴向变形相应减小。需要注意，本例中的参数取值较为随意，不反映实际情况，只是提供一种可能的分析思路。

作者： 费康  

来源ABAQUS在岩土工程中的应用