Page 66 - 2024年第55卷第4期
P. 66
如图 ２所示。取开裂位置局部基面及聚脲涂层为研究对象进行建模分析，模型采用二维平面应变模
型，总长度 ５００ｍｍ，该组模型中考虑 ６种不同聚脲基涂层厚度，分别为 ２、３、４、５、６和 ７ｍｍ，７种
不同的涂层粘结强度，分别为 ０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、４．０和 ６．０ＭＰａ。
图 ２ 结构表面聚脲模型
模型各个工况如表 １所示，共计考虑 ７种不同裂缝开裂宽度，分别为 ０．２、０．３、０．４、０．５、１、２
和 ３ｍｍ，每种开裂宽度工况下考虑 １４种不同的水压荷载，分别为 ０．３、０．５、０．７、０．９以及 １．０～１０．０ＭＰａ，
分别进行各种工况下的聚脲基涂层破坏承载力计算。
表 １ 结构表面模型计算工况
序号 工况 开裂宽度?ｍｍ 水压荷载?ＭＰａ
１ １ —１４ ０．２ ０．３，０．５，０．７，０．９，１．０～１０．０
２ １５ —２８ ０．３ ０．３，０．５，０．７，０．９，１．０～１０．０
３ ２９ —４２ ０．４ ０．３，０．５，０．７，０．９，１．０～１０．０
４ ４３—５６ ０．５ ０．３，０．５，０．７，０．９，１．０～１０．０
５ ５７ —７０ １．０ ０．３，０．５，０．７，０．９，１．０～１０．０
６ ７１—８４ ２．０ ０．３，０．５，０．７，０．９，１．０～１０．０
７ ８５—９８ ３．０ ０．３，０．５，０．７，０．９，１．０～１０．０
有限元模型采用二维 平 面 应 变 单 元，底 部 基 面 设 置 为 刚 体，聚 脲 涂 层 采 用 二 维 平 面 应 变 单 元
（ＣＰＥ４ＲＨ）模拟，材料模型采用非线性黏弹性本构，经试验量测及拟合所得材料参数如表 ２所示，涂
层同混凝土基面间定义内聚力单元（ ＣＯＨ２Ｄ４），本构模型采用拉力－ 张开位移模型，材料参数如表 ２所
示。模型基于 ＡＢＡＱＵＳ隐式动力学分析模式进行计算，本模型共计使用 ２６０９个结点，２０５０个单元。
为后文描述方便，该组模型统一写为 “ ＳＭ１ － Ｔ Ｆ Ｃ Ｐ ” 格式，如 ＳＭ１ － Ｔ２Ｆ３Ｃ４Ｐ５模型表明所建
模型聚脲涂层厚度为 ２ｍｍ，裂缝张开宽度为 ３ｍｍ，涂层粘结强度为 ４ＭＰａ，水压荷载为 ５ＭＰａ。
３．２ 伸缩缝表面模型及工况 当聚脲涂层应用于伸缩缝表面时，往往采用表面聚脲涂层 ＋ 特殊嵌缝构
造的表面防渗处理方案，且一般包含多层止水防渗构造，因此伸缩缝位置的防渗结构相对较复杂，本
研究不考虑伸缩缝其他的止水防渗构造，仅考察伸缩缝表面聚脲涂层的受力变形特性。当伸缩缝位置
同时作用外水压时，涂层底部嵌缝材料的类型及物理力学性能将显著影响涂层受力，因此模型应将不
同嵌缝材料类型纳入考虑。
本组模型主要用于考察伸缩缝张开及外水压作用工况下，涂层的承载性能随伸缩缝张开位移的变化
规律，模型如图 ３所示，该模型开裂变形边界条件及外水压边界条件同 ＳＭ１组模型类似，区别在于存在
初始伸缩缝，且伸缩缝内填嵌缝材料。模型均考虑 ４种不同的伸缩缝宽度：１０、２０、３０和 ４０ｍｍ，并考
虑 ６种不同聚脲基涂层厚度，分别为 ２、３、４、５、６和 ７ｍｍ，考虑 ７种不同的粘结强度，分别为 ０．５、
１．０、１．５、２．０、２．５、４．０和 ６．０ＭＰａ，考虑 ３种不同的嵌缝材料，分别为 ＧＢ － ＳＲ塑性填料、橡胶以及
弹性砂浆嵌缝材料（后续分别简称为 ｐｌａｓ、ｒｕｂ、ｓａｎｄ）。
０
— ４ ４ —
