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[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
郎健珂 陈强 王解军
为解决木材利用率低、成本高的问题,提出了一种以零碎短木粘结竹集成而成的竹-短木组合梁。通过3根木梁、3根直拼的竹-短木组合梁(SBT)和3根搭接的竹-实木组合梁(OBT)的三分点加载受弯对比试验,研究了其破坏形态、极限承载力和位移延性等。结果表明:竹-短木组合梁破坏类型为脆性破坏;竹-短木组合梁跨中截面沿高度应变仍基本符合平截面假定;OBT试件受弯承载力平均提高1.6%,力学性能媲美木梁;最后提出了受弯承载力计算简式,与试验结果较为吻合。竹-短木组合梁替代木梁,在小跨度木结构工程中具有应用价值。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘佳桐 雷云 郦维 陈领 刘瑞越 王解军
【目的】为促进木结构在大型工程中的应用范围，本研究提出了一种以落叶松胶合木板作为上下翼板、焊接冷弯薄壁槽钢作为腹板并通过螺栓连接的木-钢组合箱梁。【方法】采用分级加载的方式分别对3根木-钢组合箱梁和1根木箱梁进行弯曲加载试验，观测组合箱梁和木箱梁在荷载作用下翼缘和腹板的应变变化、挠度的发展、破坏过程及形态变化，研究其抗弯极限承载力和抗弯刚度等力学性能，并基于ABAQUS建立了有限元模型对组合箱梁及胶合木箱梁进行数值模拟分析。【结果】组合箱梁的翼板与腹板组合性能较好，最终均为下翼缘木板受拉断裂的破坏模式，同时伴随着钢材局部屈曲和上翼缘木材的局部劈裂等破坏；木箱梁为腹板顺纹剪切破坏。相比胶合木箱梁，组合箱梁的抗弯极限承载能力平均提升了30.33%，但初始刚度平均降低了34.42%；根据翼板横向应变分布计算了木箱梁和木-钢组合箱梁上翼缘的剪力滞系数以及有效分布宽度。有限元模型与试验结果吻合良好，能有效预测木-钢组合箱梁及胶合木箱梁的弯曲性能。【结论】木-钢组合箱梁充分发挥了木材和钢材的力学性能，相比于纯木箱梁，抗弯承载力提升显著，说明木-钢组合箱梁是一种科学合理的组合形式，研究成果可为木-钢组合箱梁的后续研究提供一定的理论基础。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘瑞越 卢迎 陈领 杨钦南 吴珍珍 陆冬冬 王解军
【目的】为了解决胶合木工字梁弯曲加载时，因为腹板的胶合木抗剪强度较低，在没有充分发挥木材的抗拉和抗压能力时就发生胶合木工字梁腹板顺纹剪切破坏的问题。【方法】本研究设计了一个腹板是工字钢梁，上下木板采用螺栓连接的新型钢木组合工字梁，并与胶合木工字梁一起进行三分点弯曲加载对比试验，分别观察木-钢组合梁和胶合木梁的破坏模式、跨中挠度变化、截面高度和翼板的应变发展情况，研究2种结构梁的截面承载力。【结果】胶合木工字梁的破坏模式为脆性的顺纹剪切破坏；木-钢组合工字梁的破坏模式为钢腹板屈服且木材翼缘发生了顺纹剪切破坏；木-钢组合工字梁的极限荷载、初始刚度、强度储备分别比胶合木工字梁高出79.7%、3.2%、140.1%；达到极限荷载时木-钢组合工字梁顶板木材翼缘的最大纵向压应变约是胶合木工字梁的2.08倍，底板木材翼缘的纵向拉应变约是胶合木工字梁的2.75倍。【结论】木-钢组合工字梁是一种科学合理的组合形式，不仅有效地解决了胶合木工字梁在弯曲加载下因纵向抗剪强度较低而发生剪切破坏的问题，而且可为木-钢组合工字梁在大跨径的梁单元结构研究提供参考。采用Rammer公式计算得到的胶合木工字梁的抗剪强度与试验误差为4.49%。该研究成果也使得木-钢组合工字梁的木材拉压强度能很好地发挥。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
陈强 郎健珂 王丽峰 王解军
【目的】竹、木结构使用越来越广泛,传统竹、木结构跨度、结构尺寸和承载力受到材料特性多因素影响,大多以钢木、木混等组合居多,竹木组合结构很少,对竹木组合结构受力特性研究甚少。揭示竹木组合梁结构受力特性与承载力计算关系。【方法】以原木为骨架,利用环氧树脂胶合剂连接竹集成材一种竹-原木组合梁试验模型,采用结构尺寸和特性一致的3根原木梁和3根竹-原木组合梁,进行了三分点加载受弯对比试验,分析两种结构梁的破坏形态、极限承载力、抗弯刚度和应变变化规律。【结果】1)原木梁和竹-原木组合梁均发生脆性破坏,两种原材料天然缺陷对受弯承载力有较大影响。2)跨中截面沿高度应变仍基本符合平截面假定,说明竹材和木材能够协同工作。3)竹-原木组合梁相比原木梁组平均值抗弯承载力提高了38.8%,刚度提高43.3%,跨中挠度增加24.2%。4)竹原木组合梁受弯承载力计算简式的理论计算与与试验结果进行对比,竹-原木组合梁极限承载力相比原木梁提高37.36%与试验结果提高38.8%,平均误差值在5%以内。【结论】说明竹片充分发挥抗拉性能,抗弯刚度和承载力均有较大提高;假定推理出了数值模拟与试验结果吻合较好,该研究成果对于竹-木组合结构设计以及在木结构工程中的应用提供了试验和理论依据。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
喻云水 周蔚虹 刘学
竹质工字梁是将慈竹竹帘胶合板锯裁成翼缘板与腹板后,通过等边角钢用螺钉联接而成。采用两端简支,在梁跨方向三分点处进行两点加载试验,量测竹质工字梁的应变和变形。结果表明:工字梁翼缘与腹板之间的螺钉连接可靠性与有效性不高,腹板边缘与翼缘之间的剪力不能有效传递;腹板端部发生剪切破坏,腹板受拉区发生裂缝。
关键词：
竹质工字梁 慈竹 竹帘胶合板 力学性能
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
杨涛 王解军 宁凡 饶真宇
为了增强结构整体性与耐久性,节省材料,降低造价,提出一种理论上适合工程应用的正交胶合木T梁这一新的构件形式。采用兴安落叶松板材和结构胶,制作了正交T梁、平行T梁(高跨比1/7.6)及矩形梁(高跨比1/9.2)共3组试件,进行静力弯曲承载力试验,对比分析各类构件的应变、挠度及极限承载力。结果表明:1)3类梁受弯时均为中部顺纹剪切破坏,正交T梁的抗弯承载力比矩形梁提高了33%,比平行T梁低30%;2)基于刚度等效原则,提出了将正交T梁等效为平行T梁,然后采用Rammer抗剪强度公式来计算其弯曲剪切强度的策略;3)分析表明所提出的策略合理、可靠,扩展了Rammer公式的适用范围。研究成果可为工程应用提供理论依据。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张也 徐飞扬 杨鸿达 孟鑫淼 高颖
【目的】用钢材替代工字型木梁的腹板部分以解决纯木梁腹板易剪切破坏、抗弯刚度低的问题,有助于减小构件尺寸,增加其在大跨度建筑中的应用。【方法】在H型钢上下翼缘各覆一层木材并使用螺栓连接制备组合梁。对11根组合梁开展三点弯曲试验,研究螺栓间距、剪跨比对组合梁破坏模式、刚度和承载力的影响。通过4个推出试验研究钢木界面滑移对组合梁性能的影响。【结果】钢木组合梁的抗弯刚度比相同截面尺寸的矩形木梁提高了201%;H型钢在集中荷载作用下易发生上翼缘的局部屈曲,剪跨比为2时,试件出现脆性破坏特征,破坏始于上层木材,随着剪跨比增大,试件由脆性破坏转变为延性破坏,木材最先破坏位置由上层木材转变为下层木材;剪跨比增大时,组合梁抗弯刚度减小,延性系数增大,峰值荷载下降了15%以上;螺栓间距增大时,组合梁抗弯刚度增大,延性系数减小,峰值荷载上升了15%以上。考虑钢木界面滑移的屈服承载力和跨中挠度的计算公式具有较高的准确性,所得计算值与试验值误差基本在10%以内;由材性试验获取材性参数,在此基础上使用ABAQUS软件建立考虑钢木界面滑移的有限元模型,模拟结果较为准确,组合梁抗弯刚度和屈服荷载的模拟值与试验值误差基本在10%以内。【结论】钢材用作腹板部分可以显著提高梁的抗弯刚度,并防止腹板剪切破坏;考虑界面滑移后,组合梁抗弯性能的理论计算和有限元模拟结果均较为准确。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
温宇鑫 赵健 赵东
为了研究孔洞对木梁弯曲应变分布的影响,采用数字图像相关法进行了无疵木梁和含孔洞木梁的四点弯曲试验,分析了3种不同的孔洞位置(孔洞位于中心、受压区和受拉区)对木梁弯曲应变分布的影响,探讨了中性轴位置的偏移规律。结果表明:在极限载荷时,3种不同孔洞位置的木梁,其压应变区域均大于拉应变区域,其中孔洞位于受压区时木梁的压应变区域最大,孔洞位于中心时次之,孔洞位于受拉区时最小。并且在整个加载过程中,中性轴会随着载荷的增大向木梁下缘偏移,孔洞位于受压区时中性轴的偏移距离最大,孔洞位于中心时次之,孔洞位于受拉区时最小。
[期刊] 林业科学
[作者]
盛叶 何钰雯 郭任坤 何乘根 郭楠
【目的】通过重组竹抗弯力学试验和理论分析，提出重组竹抗弯强度和抗弯弹性模量特征值取值建议，拟合相关关系，为重组竹在建筑结构中的应用提供参考。【方法】参考ASTM D143—14等规范，对40个重组竹试件进行抗弯力学性能试验，结合试件的荷载-跨中位移关系曲线以及各阶段的破坏模态，分析其受力性能；运用统计学理论，分别采用参数法、非参数法以及相关规范计算方法求出抗弯强度和抗弯弹性模量特征值。【结果】由试件的荷载-跨中位移关系曲线可知，重组竹抗弯破坏经历3个阶段，加载初期变形与荷载呈线性关系，此时试件处于弹性阶段；随着荷载增大，试件受拉区最外侧竹纤维的拉应力达到抗拉强度发生断裂，截面刚度降低，此时试件处于弹塑性阶段；继续加载，裂缝沿试件纵向和中性轴处发展，最终试件达到极限荷载后发生破坏，试件受压区未发现明显破坏。对于抗弯强度特征值，参数法计算结果均高于非参数法，基于正态分布和对数正态分布计算的抗弯强度特征值十分接近，且均大于Weibull分布计算的特征值；对于抗弯弹性模量，参数法、非参数法以及相关规范计算的特征值较为接近。【结论】对比3种计算方法的准确度，取非参数法计算的5%分位值作为抗弯强度特征值，取参数法计算的5%分位值作为抗弯弹性模量特征值，在此基础上，提出不同抗弯弹性模量等级对应的抗弯强度建议取值。
关键词：
重组竹 抗弯强度 抗弯弹性模量 特征值
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
韩健
该文对两边简支、两边自由时的竹碎料-木纤维复合板的弯曲挠度特性进行了研究,并构建了它的挠度函数模型。结果表明:①挠度函数与板的载荷状态、平面尺寸及板内任一点的坐标有关。②当复合板在外力作用下产生弯曲挠度变形时,板内任一点的挠度与外力之间具有线性关系。③复合板上下表面对应处的挠度值基本相等,而且实测结果和理论计算结果之间的误差最小为1.3%,最大为11.7%,平均为5.87%,说明模型具有很好的拟合性。
关键词：
竹木复合板 小挠度 弹性变形 挠度函数
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
张国伟 黄金涛 薛红京 秦昌安 宋佳晔 张凯修 廖文杰
为提升加固梁的抗弯承载力和施工效率,提出了一种射钉作为连接层的加固方式,为充分发挥加固材料性能,需要对射钉的传力机理和加固梁抗弯承载力进行深入研究,因此,该文开展了基于预应力碳纤维织物增强混凝土(P-TRC)板采用射钉加固混凝土梁的四点弯曲试验;通过平截面假定和截面极限状态分析,提出了P-TRC板加固梁在不同破坏模式下的受压区高度计算公式;在梁底纵筋屈服后,考虑了射钉弯曲导致的碳纤维织物应变滞后,并由力矩平衡得到不同破坏模式下加固梁的正截面受弯承载力计算公式;此外在考虑预应力碳纤维织物等代和加固梁试验结果的基础上,提出了P-TRC板加固梁正常使用阶段和塑性阶段的跨中挠度理论计算公式。为验证加固梁的正截面受弯承载力与跨中挠度的计算公式,设计6种工况试验与理论计算,结果表明试验值与计算值较为吻合。该文提出的计算方法在指导实际工程设计时具备一定参考价值。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
周臻徽 丁科 何朝红 李建军
重组竹与竹集成材是两种应用较为广泛的竹质工程材料,对其力学性能的研究有助于扩展其在工程上的应用。本研究对重组竹和竹集成材进行了抗弯和抗压力学性能试验,分别得到了它们的抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压弹性模量和抗压强度,并分析了两种竹质工程材料的不同破坏情况。试验结果表明:重组竹的抗弯和抗压力学性能要优于竹集成材;重组竹抗弯破坏表现为脆性破坏,竹集成材则表现出一定的延性特性;竹材的力学性能与其本身材料性能和胶合面的力学性能有关。
关键词：
重组竹 竹集成材 抗弯试验 抗压试验
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
周佳乐 冯新 周先雁
落叶松胶合木是一种对其锯材进行加工形成的工程复合材，为研究其基本力学性能和工程适用性，对落叶松木材试件进行抗拉、抗压及抗弯等试验研究，分析了其破坏形态及机理，得到了落叶松胶合木的抗拉、抗压和抗弯强度及弹性模量。结果表明：落叶松胶合木抗压和抗弯试件经历了弹性、弹塑性和破坏３个阶段，表现为塑性破坏；抗拉试件没有明显的屈服阶段，表现为脆性破坏。基于试验结果和理论分析，结合木结构相关设计标准，提出了落叶松胶合木设计建议值，为实际工程应用提供参考。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
杨小军 郝丹 付帅 王佳阳 张璐 俞奕豪
【目的】以木塑为主要材料将木塑与木结构相结合,探索一种基于木结构的木塑建筑,是克服现有轻钢结构木塑建筑不足的一个重要途径。墙体抗侧性能是决定木塑建筑在地震灾害作用下能否安全的重要因素,研究木塑集成木构框剪墙体抗侧性能可以为维护木塑建筑安全提供科学依据。【方法】设计了5片普通木塑集成框剪墙体和3片带斜撑的木塑集成框剪墙体,通过低周反复加载试验方法,研究了墙体的抗侧刚度、抗剪强度、立柱上拔量、刚度退化和单位耗能。【结果】木塑集成木构墙体的抗侧性能主要取决于木塑材结构支撑方式和覆面板连接方式,其破坏特征表现为覆面板钉连接失效破坏和木塑材连接节点断裂破坏。对于普通墙体,面板钉间距为75 mm时,墙体的抗剪强度、抗侧刚度和单位耗能分别比普通常规墙体的高出了35.40%、16.88%和76.22%。带斜撑墙体抗侧性能均明显优于普通常规墙体,木塑材人型撑和K型撑墙体的抗侧性能均与钢条剪刀撑墙体的相当,其中木塑材K型撑墙体抗侧刚度和单位耗能分别比钢条剪刀撑的高出了14.76%和16.44%,抗剪强度比钢条剪刀撑墙体的低了11.34%。覆面板厚度、斜撑和面板钉连接方式对墙体的约束作用能显著减小墙体框架立柱的上拔。【结论】木塑材集成方式是墙体抗侧性能的重要影响因素,采用框剪结构,增加斜撑和提高面板钉连接可靠性,能充分发挥木塑材料的优异性能,使墙体满足木塑建筑抗震要求。
关键词：
木塑材 连接节点 木构框剪墙体 抗侧性能
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
陈爱军 牛东 占雪芳 王解军 彭容新 姚嘉帅
为了研究钢夹板—螺栓连接胶合木的抗剪性能,以东北落叶松胶合木—钢夹板螺栓连接件为研究对象,共设计12组(36个)钢夹板—螺栓连接胶合木进行剪切静载试验,结合理论分析和试验结果表明:材料规格和螺栓数目相同时,螺栓错列布置的抗剪能力明显高于并列布置;随着螺栓列数的增加,屈服荷载与极限荷载明显提高,且螺栓列数与剪切荷载呈非线性关系;在多螺栓连接件中,随着螺栓间距的增大,连接件的初始刚度与屈服后刚度呈减小趋势,极限荷载与屈服荷载呈增大趋势。
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