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。     

改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研究

针对竹筋混凝土结构存在的问题,提出了多种对竹筋的改性方法。在此基础上,对12根采用不同配筋和不同改性方法的受弯构件(11根竹筋混凝土梁和1根钢筋混凝土梁)进行了试验研究,分析了不同改性方法和不同配筋率竹筋混凝土受弯构件的力学性能、破坏形态及其影响因素。研究结果表明:竹筋能有效提高混凝土受弯构件的承载能力;经过适当方法改性后的竹筋能确保竹筋和混凝土之间的有效粘结,其正截面强度计算可以采用平截面假定;竹筋混凝土受弯构件的破坏均为脆性破坏,其破坏形态与其截面配筋率有关。     

对拉螺栓锚固钢板加固重组竹梁受弯性能试验研究

为研究加固重组竹梁受弯状态下的承载力和变形情况,制作了 3根破损重组竹梁,对其采用钢板加固后进行二次破坏试验.试验结果表明:加固梁的破坏形态为跨中位置钢板屈曲和跨中附近螺栓被拉断破坏,加固梁各部件拆开后,破损重组竹梁的二次破坏形态不明显;加固梁极限承载力得到了明显提高,提高幅度为64.1％～158.7％,允许扰度值(L/250)对应的承载力也均大于加固前重组竹梁的极限承载力;通过对比加固梁与原重组竹梁的荷载-位移曲线,加固梁的扰度变形始终比原试件缓慢,弯曲刚度明显高于原试件,使用对拉螺栓锚固钢板加固重组竹梁的方法是有效的.对加固梁的抗弯特性进行ABAQUS模拟,分析其在受弯状态下的荷载及变形情况,并与试验结果进行比较分析,发现模拟值与试验值吻合度较高.     

新型竹梁抗弯性能试验研究

通过10个大尺寸矩形竹梁的试验,重点从结构构件层次上研究了新型竹梁的受弯性能。研究表明,竹梁存在四种典型的破坏形态,其允许承受的设计荷载实际是由截面刚度控制,而并非强度控制;竹梁在破坏前,横截面应变沿高度方向的分布基本上呈线性,平截面假定是成立的。同时,还介绍了新型竹梁在抗震安居示范房工程中的应用情况,竹梁的使用性能在实践工程中得到了良好的检验。     

竹集成材简支梁抗弯性能试验研究

基于15根竹集成材简支梁的抗弯试验,研究其作为结构构件时的抗弯性能。结果表明:竹集成材简支梁共存在3种主要的破坏形态,即梁底部竹片指接处脆性拉断、梁底部竹束胶合面斜向撕裂及梁底部竹纤维束逐渐拉断;竹梁破坏时的挠度已达梁跨度的1/50,若类同木梁采用梁跨度的1/250作为挠度限值,则可考虑以挠度作为控制指标进行构件设计;竹梁在破坏前,其横截面应变沿梁高度方向基本符合平截面假定;在加载初期,竹梁跨中截面曲率随外荷载基本呈线性变化,当弯矩达到极限弯矩的60%左右时,竹梁的截面曲率开始进入非线性阶段;随着曲率的增大,截面刚度逐渐退化,直至构件破坏。     

不锈钢受弯构件的试验研究

采用国产的304牌号不锈钢,针对冷成型SHS、RHS和焊接工字钢截面,11种不同截面规格,共39根受弯构件,进行受弯构件试验研究。考察两端简支不锈钢梁在不同的加载方式和腹板约束条件下的极限承载力和破坏形式。通过试验发现:两端简支不锈钢冷成型SHS、RHS梁在集中荷载作用下根据加载方式和腹板约束条件的不同,主要有3种破坏形式,即整体弯曲破坏、腹板压屈破坏、两者耦合破坏。两端简支不锈钢焊接工字形梁在集中荷载作用下以发生弯扭失稳为主。在对两端简支不锈钢梁截面的抗弯强度、非线性挠度以及平面外稳定等受力性能分析的基础上,将试验结果与欧洲不锈钢设计规范(EN1993-1-4)和美国不锈钢设计规范(SEI/ASCE 8-02)进行对比分析。对比结果表明:试验得到的构件抗弯强度和平面外稳定承载能力均高于上述规范计算值,规范偏于保守;按上述规范计算得到的挠度小于试验值,规范偏于不安全。     

重组竹梁受弯承载力试验研究

根据不同的剪跨比,将8根重组竹梁分成两组,对其采用四点弯曲加载,采用位移控制法,以6mm/min加载直至构件破坏,研究重组竹梁的受弯承载力和破坏形态。试验结果表明,重组竹梁的破坏是由于受拉区的纤维被拉断,其极限受弯承载力在17.6~22.1k N·m之间,剪跨比对极限受弯承载力的影响不大,受弯梁跨中截面沿高度方向的应变基本符合平截面假定,达到极限受弯承载力时,其竖向挠度远大于规范规定的要求。在试验基础上,对构件的受弯承载力进行理论分析,其值与试验结果吻合较好。     

竹芯竹筋混凝土单向板抗弯承载力试验研究

将毛竹代替钢筋运用于混凝土单向板内,提高了板的空心率,达到减轻自重的目的。为研究竹芯竹筋混凝土单向板的受力性能,对3块配筋率不同的竹筋板进行均布荷载下的抗弯试验。通过试验分析构件的开裂荷载、极限荷载、应变、挠度及破坏全过程,研究表明:板破坏时,其跨中挠度可以达到l0/25以上,延性很好;竹筋板受弯过程,呈两阶段特征,即开裂前弹性阶段和开裂后带裂缝工作直至破坏;将毛竹材料力学试验及板的加载试验数据结果综合分析,对毛竹材料分项系数提供了建议值,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》提供的计算承载力方法推导出竹芯竹筋混凝土单向板的抗弯设计算式及相关构造措施。     

非强度控制的钢筋混凝土受弯构件截面逆算法

钢筋混凝土受弯构件的截面计算,一般是先按正截面(抗弯)强度计算配筋,然后进行变形验算以及抗裂度或裂缝宽度的验算。承受往复荷载的受弯构件,还需作一次疲劳验算。因此,需反复进行计算,并经多次修改才能最后通过,而计算结果却未必合理。对于截面高度受限制,而刚度、抗裂度或疲劳强度要求较高者,即非强度控制的受弯构件,尤其如此。因为这类构件抗弯强度     

竹集成材梁非线性弯曲性能试验研究

通过材性试验研究了竹集成材顺纹单轴应力-应变关系,在此基础上,设计了15个竹集成材简支梁试件,对其受弯性能及破坏机理进行了试验研究。结果表明:竹集成材顺纹单轴拉应力与应变呈线性关系,而其顺纹单轴压应力与应变关系则经历了明显的线性段和非线性段,可由三折线型关系模拟;竹集成材的顺纹抗拉强度比其顺纹抗压强度提高58.7%,而其拉伸弹性模量较其压缩弹性模量高25.4%;竹集成材梁构件在受弯性能试验中,截面应变基本符合平截面假定,且截面中和轴的位置在加载过程中逐渐下移。基于试验研究与理论分析,提出了可用于评估竹集成材梁弯曲性能的分析计算模型,其计算结果与试验结果吻合良好。     

改性重组木力学性能与强度设计指标研究

以国产速生小径杨木为原材料制成的改性重组木具有缺陷少、强度高、强度变异性小等特点，是一种具有潜力的工程结构材料，近年来受到较多关注。为推动改性重组木在工程实践中的应用，对其进行了顺纹抗压、横纹抗压、顺纹抗拉、顺纹抗剪、抗弯强度以及抗弯模量等力学性能试验，研究了不同加载条件下的破坏模式，提出了改性重组木强度建议设计值。试验与分析结果表明，改性重组木抗弯强度为37.6MPa、弹性模量为21170MPa，显著高于天然木材；然而，该改性重组木较天然木材更易出现脆性破坏模式，在确定材料设计强度指标时应给予考虑。     

原竹材料抗弯性能试验研究

开展了原竹材料抗弯性能试验,探究了竹材抗弯强度和弹性模量与高度、壁厚、周长的关系,采用Bootstrap法分析了竹材抗弯强度标准值,基于可靠度理论研究了原竹材料的抗弯强度设计值.结果表明:竹片抗弯加载经历较长的弹性阶段,塑性阶段较短,竹材抗弯承载力随高度增加而减小;竹片抗弯强度和弹性模量随高度增加而增大,随壁厚和周长增...     

胶合竹木梁抗弯性能试验研究

以重组竹、胶合竹和云杉为层板材料,设计制作10组共计30根由六层层板胶合成的胶合竹木梁试件,并对其进行受弯性能试验,试验参数包括工程竹种类、层数、布置位置等;分析了各组试件的破坏模式、等效弹性模量、屈服荷载、承载力、变形能力及应变分布,通过不同胶合竹木梁组合方式的对比,提出最优组合方案;并根据组合梁的应变分布和简化本构关系,采用分层叠加法计算了各种层板组合方式胶合竹木梁的受弯承载力,同时对层板间胶层抗剪强度需求进行了分析。结果表明,在云杉胶合木梁的受拉一侧胶合工程竹板后,胶合竹木梁破坏时的变形能力较相同尺寸的纯云杉胶合木梁有明显提升,提升幅度为64.8%~123.9%;而在云杉胶合木梁的拉压区都胶合工程竹板后,承载能力和变形能力较相同尺寸的纯云杉胶合木梁都有显著提升,承载力提升幅度为63.9%~97.0%,破坏时的变形能力提升幅度为124.8%~167.5%;上部一层和下部两层木板替换成工程竹板后,承载力较纯云杉胶合木梁提高了82.3%,基本接近纯工程竹梁的力学性能,是较优的层板组合方案。     

加速腐朽环境下重组竹力学及耐腐性能研究

重组竹作为一种新型工程材料,有着良好的力学性能,为了对重组竹的耐腐性能展开定量评价,利用目测分析、失重率分析、力学性能分析以及扫描电镜分析等方法,进行重组竹耐腐性试验研究。结果表明:重组竹在褐腐菌与白腐菌84 d的作用下,仅表面有轻微腐朽,褐腐菌和白腐菌腐朽试件失重率相差不大,且均小于10%,表明重组竹属于Ⅰ级耐腐; 褐腐菌试样的抗弯弹性模量M_E、抗弯强度M_R分别下降5.17%、8.17%,而抗压强度U基本不变,白腐菌试样的M_E、M_R、U下降幅度分别为10.56%、13%、0.45%,远小于木材; 通过扫描电镜分析,相比毛竹在经历84 d腐朽后,其薄壁细胞中布满菌丝,细胞壁上出现大量孔洞,重组竹表面下2 mm以内的薄壁细胞中仅有少量菌丝,并且在84 d试验内均未造成细胞壁的破坏; 竹材内部可以满足木腐菌生存的条件,但在疏解、炭化、浸胶、重组的过程中,吸水性能降低,限制了真菌生长的水分条件,阻碍了木腐菌侵入重组竹内部,另外酚醛树脂具有一定的抑菌性,使得重组竹成为耐腐性强的材料。     

重组竹受弯短期蠕变性能试验

为研究重组竹的受弯蠕变性能,对9个不同荷载水平下的重组竹试件进行受弯蠕变试验,得到了重组竹蠕变位移-时间的关系曲线,分析了蠕变增长率和受弯相对蠕变的变化规律.根据试验结果分析了重组竹受弯蠕变的弹性变形、黏弹性变形和黏性变形的变化规律,确定了不同荷载水平下Burgers模型的参数,进一步推导了Burgers模型参数随荷载...     

凹槽销栓型竹-混凝土组合梁的受弯性能

文章将混凝土与竹材组合,提出一种新型凹槽销栓型竹-混凝土组合结构,为研究凹槽销栓型竹-混凝土组合梁的受弯力学性能,对5组组合梁和1组对比竹梁进行四点弯曲试验,试验参数包括连接件间距及其数量,试验主要测试试验荷载、跨中挠度、竹梁与混凝土翼缘的应变以及竹梁与混凝土翼缘的界面相对滑移。试验结果表明,凹槽销栓型竹-混凝土组合梁的破坏模式表现为两种:第Ⅰ类以混凝土翼缘斜向剪切破坏为控制,脆性特征明显,发生于连接件间距较密时;第Ⅱ类是以凹槽混凝土剪压破坏为控制,发生于连接件间距较疏时,连接件的凹槽内混凝土破损严重,破坏之前有明显的预兆。相对于对比竹梁,组合梁在各级荷载下的跨中位移大幅降低,截面刚度得到大幅度的提高,与对比竹梁相比,组合梁的承载力提高了1.23～1.61倍,对应跨中挠度为L/250和L/300时的荷载P_L/250和P_L/300平均提高了3.81倍和3.95倍,在正常使用荷载下,凹槽销栓型竹-混凝土组合梁的组合系数为0.86～0.98,组合截面的混凝土和竹材两种材料呈现良好的整体工作状态,凹槽销栓型连接件表现出刚性连接件的特征,具有较高的组合...     

钢-玻璃组合梁平面内受力性能及计算方法研究

目前国内外对钢-玻璃组合梁结构的受力模式及承载力研究不足,对5个钢-玻璃组合梁试件进行了平面内受力性能试验,并基于多线性和线性材料本构模型进行了有限元分析。研究了采用钢化夹层（胶）玻璃腹板和单片钢化玻璃腹板组合梁的剪压破坏模式及纯弯曲破坏模式,两种破坏模式的区别在于纯弯曲破坏始于梁底弯矩最大部位,而剪压破坏在局部受压及剪跨区域发生。采用我国JGJ 102—2003中关于平面内玻璃肋受弯计算公式分析了组合梁承载力,基于塑性铰线方法提出了该类组合梁承载力的理论计算公式。研究结果表明：剪压破坏时钢化夹层（胶）玻璃腹板随着荷载增大而呈现明显的界面孔隙,相比同厚度的单片钢化玻璃腹板,夹层（胶）玻璃腹板能提高组合梁的弯曲变形能力。增加腹板玻璃厚度和胶结强度均可提高组合梁的承载力,且前者的贡献更为明显,对于后者,剪压破坏和纯弯曲破坏分别取决于结构胶的压缩模量和剪切模量。考虑了胶结部分受拉刚度贡献的有效截面系数能更好预测组合梁的纯弯曲破坏承载力,而提出基于塑性铰线机制的计算方法能更好预测组合梁的剪压破坏承载力。     

铁杉正交胶合木板弯曲及剪切性能

为了评估基于铁杉胶合、组坯而成的正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)的力学性能,通过试验分别测试了五层层板构造的铁杉CLT在强弱轴方向的弯曲及剪切性能,并分析了该板材的破坏模式。基于试验获取的荷载-挠度关系曲线,采用剪切类比法(shear analogy method),获取了该铁杉CLT板在强、弱轴方向的弯曲及剪切力学参数,并基于标准正态概率分布模型以及相关材料性能分项系数,计算了该铁杉CLT板在强、弱轴方向的抗弯、抗剪强度标准值和设计值。试验和数据分析结果表明：该铁杉CLT板在弱轴方向受弯曲和剪切作用时,其底层横纹层板对板材截面的抗弯、抗剪刚度几乎没有贡献;尽管受弯、受剪时的破坏模式在强弱轴方向有所区别,但均以较为突然的脆性破坏为主,设计时应采用经材料性能分项系数折减的强度设计值,即强、弱轴方向的抗弯强度设计值分别为10.7MPa和2.2MPa,强、弱轴方向的抗剪强度设计值分别为0.5MPa和0.4MPa。     

榫-钉连接木-混凝土组合梁受弯性能试验研究

为验证榫-钉连接的抗剪性能和组合性能,对榫-钉剪力连接件的推出试件以及采用该种连接的胶合木-混凝土组合梁分别进行了推出试验和弯曲试验。推出试验结果表明,榫-钉连接件的滑动刚度大、承载力高,同时也呈现出较为明显的脆性破坏。胶合木-混凝土组合梁由6个榫-钉剪力连接件连接。弯曲试验中测量了荷载、跨中挠度、木梁与混凝土板的应变以及端部和连接件处木梁与混凝土板的界面相对滑移。弯曲试验结果表明：木-混凝土组合梁的主要破坏模式为梁端木材的剪切破坏和木材的受弯破坏;采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁的平均抗弯刚度达到了9.18×1012 N·mm2,较纯木梁提高了182.5%;其组合系数为69.7%,较传统螺钉连接的组合梁显著提升。因此,采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁呈现出优异的抗弯刚度和承载力,有利于拓宽木-混凝土组合结构体系的应用范围,具有良好的应用前景。