结构用规格材抗弯强度的尺寸效应

以兴安落叶松（larix gmelini）40mm×65mm×4000mm,40mm×90mm×4000mm,40mm×140mm×4000mm的Ⅰc和Ⅲc等级规格材为例,根据美国材料试验协会标准ASTM D4761 05对试样进行抗弯强度测试,研究兴安落叶松规格材抗弯强度在长宽比为18∶1时的长宽比尺寸效应因数.结果表明：兴安落叶松规格材抗弯强度的长宽比尺寸效应因数存在等级间差异;Ⅰc等级的长宽比尺寸效应因数为043,Ⅲc等级的长宽比尺寸效应因数与强度百分位数之间存在线性关系.     

木结构用杉木规格材抗弯强度的长度尺寸效应

选取206根人工林杉木规格材,按照动态弹性模量配成3个测试组,研究了规格材测试跨度与其抗弯强度之间的依存性,并利用斜率法和形状参数法求得抗弯强度5%分位值和50%分位值的长度尺寸效应.结果表明,斜率法获得杉木规格材抗弯强度5%分位值和50%分位值的长度尺寸效应系数分别为0.43,0.33,均大于国外研究结果,特别是ASTM D1990的推荐值;当利用二参数威布尔分布函数拟合所测抗弯强度时,用形状参数法求得的参数k为4.41,4.40,大于用斜率法所获得的长度尺寸效应系数的倒数;试验获得的长度尺寸效应系数可在实际工程中应用.     

落叶松目测等级规格材顺纹抗压强度尺寸效应

以落叶松规格材为试验对象,研究了不同目测等级下该规格材截面宽度与其顺纹抗压强度之间的依存性.试验选取1 630根目测等级规格材,分成高、低目测等级组.测试6.5,9.0,14.0cm三个宽度试件的顺纹抗压强度,并利用斜率法和形状参数法求得高、低目测等级组顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数.结果表明:用斜率法获得高、低目测等级组试件顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数分别为0.11,0.20;该宽度尺寸效应系数可以应用于落叶松规格材强度的宽度尺寸调整;对于低目测等级组试件,用形状参数法估计的参数与用斜率法求得的宽度尺寸效应系数的倒数近似.     

滑移效应对型钢混凝土梁弹性抗弯强度的影响

指出了由于滑移效应的影响,型钢混凝土梁的抗弯承载力有所降低,采用弹性分析理论,考虑型钢和混凝土交接面滑移影响,建立了考虑滑移效应的弹性抗弯强度计算公式,以提高型钢混凝土梁弹性抗弯强度计算的准确性。     

混凝土的尺寸效应

尺寸效应是准脆性材料的固有特征。本文探讨了混凝土尺寸效应的产生原因和试验方法,并将能量释放引起的尺寸效应理论、微裂纹或断裂的分形特性引起的尺寸效应理论与试验数据进行了分析比较。分析表明基于能量释放导出的Bazant尺寸效应理论能较好的预测混凝土强度。     

混凝土尺寸效应研究

尺寸效应是水利工程施工中混凝土结构强度、承载力计算必须考虑的重要因素。文中阐述了混凝土尺寸效应产生机理、现有理论等研究现状,并收集了大量关于混凝土抗压强度尺寸效应的实验成果,发现其混凝土试件尺寸与其抗压强度之间具有较强的相关性,这种相关性可由统一的经验表达式来描述。     

混凝土的尺寸效应

本文讨论了Bazant所提出的二种混凝土强度尺寸效应律基于能量释放的尺寸效应律和统一的尺寸效应律.通过比较分析得出结论,对混凝土结构而言,基于能量释放的尺寸效应律更为适用.     

岩石抗压强度的尺寸效应

在7种岩石的力学试验基础上，研究了岩石抗压强度的尺寸效应。由试验结果获得一个经验公式，与试验结果的对比令人满意。     

岩体尺寸效应及其特征参数计算

 岩体的尺寸效应包括完整岩块的尺寸效应与节理岩体的尺寸效应,但两者之间还缺乏有机联系。基于物理力学试验与细观参数统计分布理论,建立试样尺度的随机概率模型。通过统计宏观节理分布,建立包含随机分布节理的岩体尺度模型。将实验室获得的岩块强度应用于岩体的计算中,提出一种从细观层次、宏观层次的多尺度岩体工程计算方法,建立2种尺度效应的联系。最后,就非均匀性、围压与节理密度对岩石尺寸效应的影响问题展开探讨。随着均值度的增加,试样的特征尺度逐渐减小。随着围压的增大,岩体特征强度逐渐增大,而岩体力学参数的特征尺寸增大不明显。随着节理密度的增大,特征尺寸和相应的特征强度都是减小的。本方法试图建立细观与宏观力学参数之间的桥梁,获得岩体计算的力学参数,为解决工程岩体参数取值与计算提供一条思路。     

兴安落叶松结构用规格材强度特征值的研究

以截面尺寸为40mm×65mm,40mm×90mm和40mm×140mm国产兴安落叶松结构用规格材为研究对象,参照GB 50005—2003《木结构设计规范》的目测分等规则,将其分为Ⅰc,Ⅱc,Ⅲc和Ⅳc这4个等级.根据ASTM D4761-02a对其进行抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗拉强度和顺纹抗压强度测试.参照ASTM D2915-03,利用非参数法估计得到国产兴安落叶松结构用规格材的不同强度特征值,结果表明,其强度特征值高于进口云杉松冷杉(S-P-F)结构用规格材.通过足尺测试获得结构用规格材强度特征值,改变了GB 50005—2003现有强度特征值由无疵小试样推导而得的历史,同时为获得其他国内树种结构用规格材强度特征值提供了科学方法.     

木节对落叶松规格材抗弯弹性模量的影响

选取了不同类型、不同尺寸木节的兴安落叶松规格材,分别截取清材试样和足尺试样进行抗弯测试.通过对试验数据回归分析,足尺抗弯弹性模量Ef采用其平均密度ρa和测试跨距内所有木节信息拟合效果最佳,R2为0.674,均方根RMSE为1.15.根据足尺抗弯弹性模量中独立变量密度和木节信息拟合参数值的分析,相对于密度的影响,木节对足尺抗弯弹性模量的影响较小.建立了足尺抗弯弹性模量、清材抗弯弹性模量和木节信息之间的理论模型.     

落叶松结构用规格材分级研究

选取截面尺寸为40mm×90mm的兴安落叶松规格材为研究对象,参照GB 50005—2003对规格材进行目测分级及足尺弯曲测试,依据足尺弯曲性质设定落叶松规格材机械分级的等级边界条件,并对规格材进行机械分级.结果表明：目测分级中高等级规格材（Ⅰc~Ⅲc）的比例相对较高,落叶松规格材的主要降等缺陷为节子、轮裂/干裂和腐朽;以弹性模量为界限指标,可以将落叶松规格材划分为M14,M30和M40这3个强度等级;落叶松规格材等级强度从大到小的排列顺序为：M40,Ⅰc,M30,Ⅲc,Ⅱc,M14;机械分级后的规格材其强度性质更加稳定,规格材的价值得到明显提高.综合比较,中国商品林落叶松规格材更适合机械分级.     

横向振动技术评估结构材抗弯、抗拉和抗压强度

共选择了186根尺寸为38 mm×89 mm×3 658 mm的加拿大针叶树商品材云杉-松-冷杉(SPF)的建筑结构材作为试验材料,探讨采用一种横向振动技术来评估这些规格材的静态抗弯、抗拉和抗压强度的可行性.所有试材均根据ASTM D4761的三分点加载方法测量其抗弯弹性模量,然后按照抗弯弹性模量再将它们均匀分成3组.3组试材在采用横向振动方法获得它们的动态弹性模量Etv后,再分别进行抗弯弹性模量和抗弯强度(ASTM D4761)、抗拉强度(ASTM D4761)和抗压强度(ASTMD198)的测试.试验数据表明,采用横向振动方法得到的动态弹性模量Etv与抗弯弹性模量的相关系数(R2)为0.766,与抗压强度的相关系数R2为0.651,均在0.01水平上呈显著相关.但是,动态弹性模量Etv与抗拉强度之间没有显著的线性关系.本研究结果说明,横向振动方法能够用于预测建筑结构材的静态抗弯、抗压强度.     

水泥砂浆断裂韧度与强度的边界效应和尺寸效应

通过不同尺寸水泥砂浆试件的三点弯曲试验及强度试验,研究了水泥砂浆断裂韧度与强度等材料参数的边界效应和尺寸效应.结果表明:对于强度参数,随着试块尺寸的增加,强度指标逐渐降低;对于断裂参数,若不考虑虚拟裂缝扩展,试件高度H需达到0.47m才能满足线弹性断裂力学条件;若考虑峰值荷载时的虚拟裂缝扩展,则试件高度H为0.50m时,才接近但仍不能完全满足线弹性断裂力学条件.为了区别于现有尺寸效应模型关注的"绝对尺寸",提出了"相对尺寸"的概念,用来研究确定材料参数的尺寸效应.重点考虑砂浆颗粒尺寸对材料准脆性断裂的影响,给出了满足线弹性断裂力学条件、无尺寸效应的水泥砂浆断裂韧度及弯曲抗拉强度的确定方法.     

三点弯梁开裂过程及尺寸效应的连续-非连续方法模拟

本文利用自主开发的一种适于模拟准脆性材料(岩石、混凝土等)变形、开裂、接触、摩擦及转动的连续-非连续方法(该方法借鉴了拉格朗日元法、变形体离散元法及虚拟裂缝模型的有关原理),通过在梁跨中预设允许分离节点,开展了位移控制加载条件下三点弯梁开裂过程及尺寸效应的数值模拟研究。研究发现,随着加载点位移的增加,梁跨中的节点不断分离,裂缝不断发展,最大主应力始终集中于裂缝尖端附近;随着裂缝的张开,裂缝两侧发生卸载。梁的跨高比越大,梁的载荷峰值越小,梁的载荷-位移曲线的峰前和峰后部分越平缓。梁的高度越大,储存的应变能越高,梁的开裂越迅速,这可解释煤矿中采掘活动引起的巨厚砾岩层的开裂和运动诱发的冲击地压现象。     

结构用杉木规格材含水率与抗弯性能关系研究

按照动态弹性模量合理配组杉木规格材,通过调节不同的含水率,全尺寸破坏性地测试其抗弯性能,建立了杉木规格材抗弯性能和含水率之间关系,并与其他调整模型相比较,提出了利用含水率来调整中国杉木规格材抗弯性能的简要方法.研究结果表明:杉木的低抗弯强度与含水率之间存在二次函数关系,而杉木的抗弯弹性模量和高抗弯强度与含水率之间存在幂函数关系.