结构用胶合竹力学性能试验研究

格鲁斑胶合竹是一种天然竹纤维增强复合材料,为研究其受拉、受压、受弯及受剪等基本力学性能,综合参考《木材物理力学性能试验方法》、《木材无疵小试样的试验方法》等,进行了格鲁斑胶合竹材力学性能试验,得到了格鲁斑胶合竹抗压强度、弹性模量、抗弯强度、抗剪强度值,通过分析获得了较高拟合优度的抗拉强度和弹性模量与荷载-主纤维角度变化关系的指数拟合曲线。试验结果同时指出冷压胶合面对格鲁斑胶合竹材抗压强度有较强的削弱作用。最后,在对胶合竹结构设计方法讨论的基础上,给出了以中国木材容许应力设计方法为基础的格鲁斑胶合竹的容许设计应力建议值,并与其他几种胶合木材料进行了对比,表明格鲁斑胶合竹材能够满足建筑结构对材料主要力学性能的要求。     

胶合竹结构的研究与工程应用进展

给出了现代工程竹结构的定义,重点介绍了薄片和厚片两种不同胶合竹的构造及加工制备工艺,并将两种胶合竹材料的抗拉、抗压、抗弯及抗剪等基本力学性能进行对比。基于现有木结构规范和材料性能试验方法,给出了胶合竹材强度特征值及设计值的计算方法。基于胶合竹的力学特性,研究并建造了一系列格鲁斑胶合竹结构示范工程,提出了供工程人员参考的胶合竹结构剪力墙承载力的计算公式。最后通过分析胶合竹材料及结构的应用现状,展望了胶合竹在建筑领域更广泛的应用。     

重组竹抗压和抗弯力学性能试验研究

参考GB 1927~1943—1991《木材物理力学性能试验方法》、ASTM D143—1994(2007)《木材无疵小试样的试验方法》等,研究重组竹的受压、受弯力学性能,进行重组竹的力学性能试验,得到其顺纹抗压和抗弯强度及其弹性模量。试验结果表明:重组竹的抗压经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性破坏阶段;顺纹抗弯经历了较长的弹性阶段后发生破坏。通过讨论重组竹结构的设计方法,给出以基于木材强度设计值计算方法为基础的重组竹的抗压强度、抗弯强度的建议设计值,为设计提供参考依据,并与其他几种胶合木、胶合竹材进行对比分析。研究表明,重组竹能满足建筑结构对其抗压、抗弯材料力学性能的要求。     

胶合竹柱轴心受压试验研究

介绍格鲁斑胶合竹柱在不同长细比下的轴心受压试验,并把试验结果与GB 50005—2003《木结构设计规范》和美国《National Design Specification for Wood Construction》中木结构设计的理论结果进行比较分析,提出胶合竹柱设计的一些建议。     

胶合竹-混凝土复合式凹槽连接性能的试验研究

组合界面剪力连接件的选择和性能是决定胶合竹-混凝土组合梁性能的关键因素。设计一种胶合竹梁与混凝土板的复合式凹槽连接方式,进行15组植筋锚固抗拔试验和3组剪切-滑移试验,测量植筋锚固承载力、荷载-滑移曲线、抗滑刚度等主要力学指标。研究表明:液体胶黏剂对格鲁斑的渗透性更好,植筋锚固强度也更高,但植入的螺杆存在一个最优直径,且其锚固力的标准化强度基本不随植入深度变化;抵承面是否设置倾角,对胶合竹-混凝土组合试件的抗滑移性能无实质性影响,胶合竹-混凝土组合梁无需设置倾角;在胶合竹梁侧面打钉,可以有效防止组合试件的分层开裂,并显著提高承载力;与同类型胶合木-混凝土组合梁比较,采用复合式凹槽连接的胶合竹-混凝土组合试件,在延性得到提高的同时,具有较高的抗滑移性能,但破坏模式具有其自身特点,需要进一步的研究。     

一种考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度准则

动荷载(不同剪切速率)下的节理岩体结构稳定性是目前工程建设亟待解决的问题之一。以黄岛国家石油储备库地下水封石油洞库工程为工程背景,采用JAW-600岩石剪切流变–渗流耦合试验机对4种粗糙度下的类岩石粗糙结构面进行不同剪切速率下的常规剪切试验,对结构面的强度特性进行了基础性研究。研究结果表明:剪切速率和粗糙度对结构面剪切强度都有较为明显的影响;同一结构面的剪切强度随着剪切速率的增大而减小,并不受粗糙度系数的影响;同时结构面剪切强度随粗糙度系数增加呈现出线性增加的趋势,但不受剪切速率的影响。最后,基于试验结果与Barton模型,提出考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度模型。Barton标准粗糙剖面线结构面及粗糙结构面的试验结果与新模型预测值误差保持在20%之内,平均误差为10.539%,能够较好的预测粗糙结构面动荷载条件下剪切强度。     

木材順紋剪切强度试验方法的研究

前言 应农林部修订木材基础标准《木材物理力学试验方法》工作的需要,我们承担了“木材顺纹剪切强度试验方法”的试验研究任务。 研究表明,原有的木材顺纹剪切强度试验方法(以下简称原方法)存在着下列两个问题: 1.试件的剪切破坏,受着剪切面上正应力的影响,特别是对于横纹受拉强度较弱的木材     

工程竹木梁受弯性能试验研究

为研究工程竹木梁受弯性能,设计足尺花旗松胶合木梁、胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁试件进行受弯性能试验,分析试件破坏模式、承载力、变形特点。试验结果表明,4种梁破坏均由下部纤维在跨中被拉断引起,与胶合木梁易受木节等缺陷的影响相比,工程竹梁和胶合竹木梁力学性能更稳定;胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁极限荷载平均值分别较花旗松胶合木梁提高28%,91%,38%,达到极限荷载时的跨中位移平均值分别提高94%,63%,118%;胶合竹木梁极限荷载及达到极限荷载时的跨中位移均略大于胶合竹梁,表明通过工程竹材与速生木材的组合使用,胶合竹木梁受弯性能得到增强,胶合竹强度和变形能力得到充分利用。     

垃圾土强度特性试验与双线强度包线研究

三轴试验和直接剪切试验是研究垃圾土强度特性的主要方法,通过人工配制垃圾土、标准砂掺纤维土、现场垃圾土重塑样的三轴试验和直接剪切试验,发现垃圾土的剪切应力应变(或位移)曲线表现为持续硬化型,在应变达到一定数值后曲线有锯齿状波动;经过国内相关试验成果的分析,得到垃圾土的强度参数主要受干密度的影响,且有较好的相关性。研究结果表明:垃圾土的强度包线可以用双线强度包线来表达,黏聚力和内摩擦角取决于是否填埋碾压;直接剪切试验结果介于三轴固结不排水和固结排水试验结果之间,且接近于三轴固结不排水试验结果;直接剪切试验更准确地模拟了垃圾团间的滑动摩擦特性,用直接剪切试验确定垃圾土的强度参数更合理;同时建议了三轴试验破坏应变和直接剪切试验破坏位移。     

基于三维形态空间分析和仿真试验的岩体结构面剪切强度参数研究

 获取结构面可靠的强度指标是研究岩体强度的重要基础。因不同结构面样本的巨大差异,以及剪切测试难以重复进行的实际情况,直接通过试验获取剪切参数通常难度较大且结果不理想。以具有定向变形特征的岩体剪切结构面为研究对象,探索性提出采用结构面剪切测试–结构面表面形态三维空间分析–数值仿真试验相结合方法,获取真实可靠的结构面强度参数。该方法优势表现为：岩体结构面摩擦角的2个组成部分即基本摩擦角和爬坡角完全分离,且能考虑结构面形态三维特性及剪切变形方向特征;同时,力学测试和数值试验结合,克服了单纯依靠剪切测试无法重复的重大难题。     

正交胶合竹木柱轴心受压试验研究

对利用原材料格鲁斑工程胶合竹(glubam)和SPF(云杉-松-冷杉)木材组合成的正交胶合竹木(CLBT)柱和利用SPF制成的正交胶合木(CLT)柱进行试验研究。分析其竖向应变、横向应变、侧向挠度、极限承载力等随长细比的变化规律。并把CLBT和CLT进行对比,分析其极限承载力的变化情况,探讨CLBT和CLT的破坏形态和破坏机理,最后通过参考国内外木结构设计规范,以及改进后的正交胶合竹木承载力公式计算试件承载力并与试验值对比分析。试验结果表明：CLBT的极限承载力比CLT的极限承载力增加了40.49%～61.01%,侧向刚度有明显增加,峰值竖向应变增加了30.45%～56.11%。CLT的试验值和美国木结构设计规范计算的理论值吻合较好,而与国内木结构设计标准计算的理论值随试件长细比的增大计算结果越来越偏保守。CLBT的试验值和文章改进的正交胶合竹木承载力公式计算的理论值吻合较好。     

胶合竹结构梁柱螺栓连接节点承载力试验研究

对胶合竹(格鲁斑Glubam)材料应用于框架结构房屋进行简要介绍,根据实际工程选取代表性框架,进行了4榀螺栓连接胶合竹梁柱框架试件的水平加载试验,获得单调及往复荷载作用下试件承载力与变形关系,研究螺栓连接节点的受力性能。试验结果表明,节点螺杆群中的螺杆受力不均,而节点的破坏是由作为基材的胶合竹撕裂引起。在构造合理的条件下,受力较小的螺杆也可参与抗震耗能。参照GB 50005—2003《木结构设计规范》以及美国规范ANSI/AFPA NDS-2012等方法分析了节点承载力,与试验结果对比表明,中国及美国木结构规范的设计值均与试验结果差异较大,但在设计中可以参考,且可比较偏于保守地按规范取值。     

胶合木梁三面受火后力学性能的试验研究

通过2组7根胶合木梁三面受火后力学性能的对比试验,研究了不同表面处理和不同受火时间后胶合木梁的破坏形态、剩余承载力和应变的变化规律。研究表明,胶合木梁剩余承载力随受火时间增加而明显降低,受火20～40min后剩余承载力显著降低;表面有阻燃涂料处理试件剩余承载力略大于无阻燃涂料处理试件。未受火对比试件和受火后试件跨中截面应变分布均符合平截面假定;相同荷载作用下,受火后试件梁底和梁顶的应变均大于未受火对比试件。采用基于ABAQUS二次开发的木材本构模型,能准确预测木材内部温度在100℃左右时的平台段,且距离受火面越远平台段越长;水平和竖向炭化深度模拟值与试验值误差为8.6%～14.0%,能较准确地模拟胶合木梁的炭化深度;胶合木梁受火后剩余承载力模拟值与试验值吻合较好,可用于胶合木梁三面受火后剩余承载力的评估。     

钢纤维自密实高性能混凝土抗剪韧性的试验研究

钢纤维自密实高性能混凝土是具有高工作度和高韧性的结构材料。抗剪强度和剪切韧性是梁、板、柱等构件受力分析的重要参数。本文参照国际上先进的试验方法,采用改进的单面直接剪切试验的方法,研究了钢纤维自密实高性能混凝土的剪力-剪切滑移全曲线,分析了受剪试件抗剪强度和初裂剪切滑移值以及混凝土受剪状态下的变形能,并以此为基础计算等效抗剪强度。研究结果表明,钢纤维可改善混凝土基体的抗剪强度,显著提高基体的剪切韧性;随着纤维掺量增加,钢纤维对自密实高性能混凝土的增强增韧效果也相应增加;改进的单面直接剪切试验方法和建议的剪切韧性评价方法适合于钢纤维混凝土抗剪强度和剪切韧性研究。     

土石混合体直剪试验的破坏特征及抗剪强度取值方法研究

在土石混合体直剪试验中,抗剪强度值的确定往往采用经验方法,较少考虑试验过程中剪应力-剪切位移关系曲线变化特征和剪切面破坏特征。基于此,特选取三峡库区典型土石混合体库岸边坡,现场采集试样,进行不同含水率的土石混合体大试样室内直剪试验,重点对剪应力-剪切位移关系曲线变化特征、剪切面破坏特征以及直剪试验中的剪切“跳跃”进行详细分析,并提出用临塑抗剪强度和极限抗剪强度来分析土石混合体的抗剪强度的方法。该方法具有较好的物理意义,比常规的取值方法更能反映土石混合体特殊的结构特征,值得工程设计计算参考借鉴。     

齿板连接胶合竹的节点极限强度试验研究

金属齿板连接节点由于施工方便近年来在木结构中越来越多地被采用。为探讨金属齿板在胶合竹GluBam结构中的适用性,根据GB 50005—2003《木结构设计规范》和JGJ/T 265—2012《轻型木桁架技术规范》制定试验方法,针对荷载与GluBam主纤维方向、齿板主轴方向的4种不同连接情况的节点进行了拉伸试验,得到其板齿极限强度值,同时利用统计学方法对试验数据进行分析,发现其分布特点接近正态分布。试验结果表明:齿板连接的GluBam节点具有良好的极限强度,与其他连接木材的进口齿板的极限强度接近,验证了GluBam胶合竹可用齿板进行连接,为现代竹结构的设计提供了一种新的选择。     

混凝土砌块(砖)竹胶托板的胶合性能研究

胶合性能是综合表征竹胶托板物理力学性能、耐久性和使用寿命的关键技术指标.在制定建材行业标准《混凝土砌块(砖)生产用竹胶托板》时,对胶合性能试验及其评价方法进行了系统研究.研究表明,采用《竹胶合板模板JG/T 156-2004和《混凝土模板用竹材胶合板》LY/T 1574-2000给定的方法评定竹胶托板的胶合性能,很难反映实际使用性能;采用拉伸粘结强度法评定竹胶托板的胶合性能,则结果较为公正、直观和科学,充分反映产品使用寿命和使用效果.因此在新标准中,使用拉伸粘结强度法作为竹胶托板胶合性能的试验和评价方法.     

基于单根纤维拉拔试验的波形纤维加筋土界面强度研究

纤维/土界面间的力学作用特性是决定纤维加筋土工程性质的关键因素。为了改善纤维/土界面作用力,开发了一种新型的波形纤维作为加筋材料,并自主设计了一套拉拔试验装置,对单根纤维加筋土开展了多组拉拔试验,定量获得了波形纤维加筋土的拉拔特性及界面剪切强度,通过与传统直线形纤维对比,分析了波形纤维/土界面的力学作用机理,并从理论上探讨了波形纤维的最大临界加筋长度。结果表明：提出的单根纤维拉拔试验方法及设计的试验装置为研究纤维/土界面力学作用提供了有效的途径,试验结果具有较好的可重复性;直线形纤维的拉拔曲线呈典型的单峰特征,拉力达到峰值后迅速减小到残余值并逐渐趋于稳定,而波形纤维的拉拔曲线呈显著的多峰特征,曲线波长与纤维的波长基本一致;通过对比,波形纤维/土界面剪切强度明显高于直线形纤维,强度值提高了178%,极大改善了纤维的加筋效果,此外,波形纤维拉拔曲线各峰值对应的界面剪切强度及残余剪切强度随拉拔位移呈指数递减趋势;利用测得的纤维/土界面剪切强度,结合纤维自身的抗拉强度和一些假设条件,能确定纤维的最大临界加筋长度,对实际工程设计有一定参考意义。     

竹胶合模板

一、材料性能竹胶合模板是用竹黄篾经纬编制,使纤维条理结构相互垂直,用化学胶合剂在高温高压下制成的板材。使用的性能和木材一样,可锯、刨边、钻眼、钉钉子。其主要试验数据如下: 层数胶合强度绝对含水量静曲强度耐热耐寒     

小跨高比胶合木梁受弯性能及增强试验

为研究工程用胶合木梁的受力性能,对分别采用未增强及在底部粘贴钢板、在底部弯剪区拧入螺钉、在两侧中部粘贴钢板增强方式的4组共计9根跨高比为12的胶合木梁进行受弯承载力试验。通过试验得到各试件破坏形态、荷载-位移曲线,分析了增强后木梁的力学性能和跨中应变分布规律。提出了木梁在三分点受弯试验时发生受拉和受剪破坏的界限跨高比; 在验证了受弯木梁的截面应变分布基本符合平截面假定后,提出了小跨高比胶合木梁及增强构件在三分点受弯试验时发生顺纹剪切破坏的极限承载力计算公式。结果表明:小跨高比胶合木梁的破坏形式为顺纹剪切破坏,破坏时无征兆,破坏面基本发生在木梁的中性轴及偏下位置; 底部粘钢梁在受弯时受压区面积增大,中性轴下移,极限承载力和刚度都有所提高; 梁底拧入螺钉和侧面贴钢板能很好地提高梁的抗剪能力和极限承载能力; 所提出的承载力计算公式的计算值和实测值相对误差大都在20%以下,且计算值相比实测值偏于安全,可为此类构件的设计和工程应用提供参考。