FRP增强胶合木梁的受弯性能研究

对FRP(fiber reinforced plastics/polymer)增强胶合木梁的受弯性能做了详细研究。通过试验分析了构件的破坏形态与破坏机理,对比分析了FRP增强胶合木梁与未增强梁的极限荷载与抗弯刚度等受弯性能。试验结果表明FRP增强杨木胶合木梁相对于未增强梁,受弯极限承载力提高了18%~63%,刚度提高了32%~88%,当配筋率为1.0%左右时,FRP增强杨木胶合木梁的受弯承载力与刚度分别可达到常用松木实木构件的1.82倍和1.35倍,并且增强构件的破坏形式大多表现为塑性受压破坏。基于力学模型分析,提出了粘结界面粘结剪应力、截面中性轴位置、FRP板拉力、受拉面层破坏荷载和极限荷载等的计算公式;然后将理论分析结果与现有的大量试验结果进行了对比,结果表明,模型精度较高,能够较好地预测FRP增强胶合木梁的受弯性能,可为此类结构构件的加工设计与工程应用提供参考。     

BFRP布加固圆截面木梁受弯性能试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)布加固圆截面木梁的受弯性能，对未经加工处理的足尺木梁进行三分点加载试验。试件分为4组总计12根，长度均为3300mm。其中1组为未加固试件，另外3组为采用不同方式粘贴BFRP布的加固试件，分别为底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴。对各组试件的荷载-跨中位移、荷载-跨中截面应变和跨中截面应变等曲线进行了对比分析。试验结果表明：与未加固试件相比，底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴BFRP布的试件极限荷载分别提高了16.30%、24.34%和30.54%。BFRP布加固试件在破坏过程中，木材的塑性变形明显，其抗压强度得到充分发挥，截面应变符合平截面假定。采用ANSYS有限元分析软件模拟得到试件的荷载-位移曲线，与试验结果吻合较好。有限元分析结果表明，试件的受弯承载力随着BFRP布侧面环向粘贴的间距减小而增大。最后，基于BFRP布加固圆截面木梁的三阶段破坏特征，提出其受弯承载力计算公式，计算结果与试验结果的差值小于10%，可为圆截面木梁加固设计提供参考。     

预应力胶合木梁的受弯性能试验研究

对21根胶合木梁的受弯性能进行了试验研究,其中包括螺纹钢筋增强、预应力胶合木梁和未增强胶合木梁。通过试验分析了构件的破坏形态与破坏机理,对比分析了不同构件的极限荷载与抗弯刚度等受弯性能。试验结果表明:增强或预应力构件的破坏形式主要表现为受压区屈服破坏;相比未增强胶合木梁,非预应力钢筋增强胶合木梁的受弯极限承载能力提高了14%,而预应力增强胶合木梁则提高了19%~50%;梁内无粘结预应力配筋对构件的物理刚度贡献不大;在木梁受压区配置适当的非预应力钢筋,能进一步提高其结构性能。     

竖嵌CFRP板条层板增强的胶合木梁受弯性能研究

提出一种新型的竖嵌CFRP板条层板增强的胶合木梁,对其进行受弯性能试验研究。试件包括3根普通胶合木梁、12根竖嵌CFRP板条层板增强的胶合木梁及3根横嵌CFRP板增强的胶合木梁。研究了其不同的破坏形态,破坏机理及受弯性能等,按不同的配筋率、不同的配筋截面形式及不同CFRP板增强方式等影响因素对试件的受弯承载力、刚度、延性等结构性能进行分析比较。试验结果表明,相比普通胶合木梁,增强后试件受弯承载力提高了34.2%~52.3%,刚度提高了8%~28.5%,增强后试件破坏形式由脆性受拉破坏转变为塑性受压破坏;对比传统横嵌CFRP板增强方式,竖嵌CFRP板条层板增强的胶合木梁的受弯承载力及极限变形均有明显提高。结合力学模型提出了三种破坏形态的受弯承载力计算公式,并与实际试验结果进行对比,理论计算结果与试验结果吻合较好。     

干缩裂缝对木梁承载力的影响

制作了4组带有不同深度纵向干缩裂缝的木梁进行三分点加载试验,观察试验现象并记录极限承载力。根据试验现象,结合有限元应力分析和木材双折线顺纹本构模型,推导出木梁由受弯破坏变为顺纹剪切破坏的裂缝临界指标,以及相应的极限承载力计算公式,并将推导所得承载力公式归纳简化成承载力下降系数曲线。将试验数据代入后,发现试验现象符合临界指标的判定,且根据承载力下降系数曲线得到的极限承载力理论值与试验值相符。     

落叶松胶合木梁疲劳性能试验研究

胶合木梁的疲劳极限荷载远低于静力极限荷载而易于破坏,通过落叶松胶合木梁的等幅疲劳试验及静力对比试验,分析了落叶松胶合木梁疲劳破坏形态与破坏机理,并研究了其疲劳特性,探讨了弯曲刚度退化规律。结果表明:落叶松胶合木梁的疲劳损伤从受压侧展开,受压侧塑性区高度随循环次数增加而逐渐向受拉侧扩展,最后因试件承载力降低而发生受拉破坏或顺纹剪切破坏;随着疲劳循环次数的增加,疲劳试验梁跨中挠度及拉、压应变逐渐增大,且压应变增幅大于拉应变,但其截面应变分布仍符合平截面假定;经疲劳荷载作用后,梁的弯曲刚度逐渐降低,基本呈线性退化,应力水平越高,其刚度退化越明显,并得出了不同应力水平下落叶松胶合木梁的刚度退化方程;落叶松胶合木梁的疲劳寿命随应力水平的提高而降低,在应力比为0.2,应力水平为0.55倍静力极限荷载时,疲劳极限超过200万次,满足构件有限寿命疲劳设计的要求,说明胶合木梁具有较好的疲劳特性。此外,通过对试验数据进行线性回归分析,初步得出了落叶松胶合木梁的S-N曲线数学表达式。     

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。     

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验研究

完成集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验,分析该类混凝土深受弯构件的破坏过程、荷载-跨中挠度曲线、破坏形态以及钢筋应变等;重点研究剪跨比、跨高比对该类构件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响;采用我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深受弯构件承载力计算方法对本次试验8根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的美国、加拿大和欧洲三个规范的计算结果进行对比分析。研究表明:该类混凝土深受弯构件主要发生剪切破坏和弯剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,试件极限承载力显著减小,并且试件的弯曲效应逐渐明显,破坏形态随剪跨比和跨高比的增大逐渐由剪切破坏向弯剪破坏转化;采用拉压杆模型计算该类试件承载力较为合理,计算结果与试验值较为接近,而我国《混凝土结构设计规范》计算结果与拉压杆模型计算结果相比较为保守,尤其是对于跨高比为2的深受弯构件(深梁)。     

冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁受剪性能研究

钢-木组合梁是由两个冷弯薄壁C型钢和胶合木通过结构胶粘结而成的,研究影响该类组合梁的受剪性能的因素。以薄壁C型钢截面面积和剪跨比为参数,进行了3组钢-木组合梁受剪试验研究,分析组合梁的变形过程、破坏形态及承载能力,再通过有限元软件ABAQUS进一步系统地对薄壁C型钢截面面积、胶合木截面尺寸和剪跨比等影响因素进行参数分析,研究应变分布情况和破坏机理,结果表明剪切破坏和开胶破坏是组合梁在弯剪段发生破坏的主要形式;增大薄壁型钢截面面积和胶合木截面尺寸均能提高组合梁抗剪能力,而增大剪跨比会导致发生剪切破坏的组合梁抗剪承载力降低。     

FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力计算修正方法

针对FRP筋混凝土深受弯构件,为了建立可以考虑多因素影响及尺寸效应的受剪承载力计算方法,搜集国内外相关文献,整理得到316组FRP筋混凝土深受弯构件的受剪承载力试验数据。采用灰色关联度分析法分析相关因素(梁截面高度、剪跨比、跨高比、配筋率等)对FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力影响的重要程度,定量揭示各因素对受剪承载力的影响规律。研究结果表明：梁截面高度、纵筋率、剪跨比、跨高比及腹筋率等是影响FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的重要因素。通过对试验数据的回归分析,提出了尺寸效应、纵筋率、剪跨比和跨高比修正系数及腹筋安全系数,建立了可以考虑多因素影响的FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的计算方法。通过受剪承载力计算值与试验值的对比,验证了计算公式的合理性及准确性。     

负弯矩区部分充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁受力性能影响试验研究

为了研究充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的荷载-挠度特征、截面应变分布、抗弯刚度、钢箱梁的约束机理以及承载能力的影响,对5根部分充填混凝土窄幅钢箱-混凝土简支组合梁试件和1根全充填混凝土试件进行了静力加载试验。试验结果表明：在负弯矩作用下,配筋率和剪力连接程度对窄幅钢箱-混凝土组合梁的受力性能影响显著,配筋率从1%增加到2%,承载力提高22%;剪力连接度从0.75增加到1.25,承载力提高13%。半充填和全充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁试件的承载力和刚度影响很小。充填混凝土对钢箱梁的屈曲约束作用明显,所有试件最终破坏时均未发生内凹屈曲。由于充填混凝土有效地限制钢箱变形,从而提高了组合梁的承载力和结构的稳定性。基于简化塑性理论提出了部分充填混凝土窄幅钢箱-混凝土组合梁的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好。     

冷弯薄壁型钢C形梁受剪性能分析

为研究冷弯薄壁型钢C形梁的受剪性能,在已有试验基础上,采用ABAQUS有限元分析软件建立非线性数值模型,对比试验与有限元结果的受剪承载力、试件破坏特征、荷载 跨中挠度曲线等;进而探讨了C形梁剪跨比、腹板高厚比、腹板厚度以及钢材强度等因素对冷弯薄壁型钢C形梁受剪性能的影响。结果表明:剪跨比是影响冷弯薄壁型钢C形梁破坏特征的主要因素,当剪跨比在0.5~1.1之间时,C形梁处于纯剪切受力状态,此时破坏模式为剪切屈服;当剪跨比在1.1~2之间时,C形梁处于弯剪受力状态,此时破坏模式为弯剪破坏;随剪跨比的增加,冷弯薄壁型钢C形梁的受剪承载力及刚度均减小;当腹板高厚比在50~150之间时,冷弯薄壁型钢C形梁的受剪承载力及刚度随腹板高厚比增加而增大,跨中挠度减小;随着腹板厚度的增加,冷弯薄壁型钢C形梁受剪承载力及刚度明显提高;增加钢材强度可显著提高冷弯薄壁型钢C形梁受剪承载力,但对冷弯薄壁型钢C形梁的刚度影响较小。     

装配整体式混凝土梁受剪性能试验及有限元分析

梁构件是装配式结构的重要组成部分,为研究其受剪性能,对6个不同结合面形式、不同剪跨比的装配整体式混凝土梁和2个现浇混凝土梁试件进行简支梁静载试验,分析其裂缝发展和破坏形态、钢筋应力应变关系、跨中挠度、延性和抗剪承载力。结合试验,使用ABAQUS建模,对剪跨比和装配式结构结合面企口长度等因素进行拓展。试验结果及有限元分析表明:装配整体式混凝土梁能够达到普通现浇梁的强度,梁的承载力、延性得到提高;装配式梁剪跨比提高,极限承载力降低;结合面形式对极限承载力的影响与梁的破坏形态有关。     

高温后型钢再生混凝土梁的受力性能及承载力计算

为了研究高温后型钢再生混凝土梁的受力性能,以温度、再生粗骨料取代率和剪跨比为变化参数,设计32个试件进行高温后的静力加载试验,观察了高温后试件的外观变化和受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线、截面应变分布和极限承载力等重要参数,分析了各变化参数对高温后型钢再生混凝土梁力学性能的影响,并探讨了其极限承载力计算方法。研究结果表明：高温后型钢再生混凝土梁的表面颜色由灰色变暗黄、表面龟裂,受力破坏形态与常温下基本相同;随温度的升高,试件的极限承载力和刚度逐渐降低,延性变差;再生粗骨料取代率的变化对试件的承载力和刚度影响不大,但对延性有一定的影响;随着剪跨比的增大,试件的承载力和刚度降低,延性却更好。     

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。     

焊接箱形截面梁抗震性能影响因素研究

为考察板件宽厚比对焊接箱形截面梁抗震性能的影响,对中国、美国、日本和欧洲的钢结构设计标准中的相关规定进行了比较,结果表明各国规范对于梁板件宽厚比限值的规定总体上具有较好的一致性。采用钢材循环加载本构,建立了多尺度非线性有限元计算模型。提出了刚性竖杆 箱形梁加载方式,模拟水平地震、重力荷载与轴向压力对箱形截面框架梁的作用。有限元分析结果表明,在设计常用的板件宽厚比范围内,箱形截面梁的弹性屈曲荷载均显著高于其屈服荷载。在水平往复荷载作用下,随着板件宽厚比减小,箱形截面梁极限变形角与延性系数随之增大,抗弯刚度降低速率变缓,塑性耗能能力显著增强。当满足一级抗震宽厚比要求时,焊接箱形截面梁的梁端截面转角约为1/30。承受轴压作用时梁刚度退化很快,变形能力减弱。当轴压比不大于0.2、满足一级抗震宽厚比要求时,梁端截面转角约为1/50。跨高比对梁承载力影响不大,但变形能力可以大幅度提高。横向荷载对梁抗震性能的影响显著,随着静载比（重力荷载代表值与屈服弯矩之比）增大,骨架曲线逐渐发生平移,抗弯刚度降低,耗能性能减弱。当地震弯矩与静力弯矩方向相同时,箱形截面梁承载力显著降低,静载比0.8时极限变形角可减小约50%;当地震弯矩与静力弯矩方向相反时,梁虽然承载力稍有提高,但极限变形角略有减小。     

筑巢轻钢龙骨体系桁架梁试验研究及有限元分析

对5根采用蝶形连接件的不同构造形式的筑巢轻钢龙骨体系桁架梁进行承载力试验和有限元分析,研究筑巢轻钢桁架梁在竖向荷载作用下的受力特点、破坏模式、极限承载力及影响桁架梁抗弯刚度和极限承载力的主要因素。结果表明：桁架梁主要发生上弦端部或跨中的受弯或压弯破坏;减小第1个连接件距端部的距离或采用斜撑的方式会使桁架梁的破坏位置发生...     

Experimental study on shear behavior of box section bamboo-steel composite beams

为研究以冷弯薄壁型钢和竹材人造板通过结构胶复合而成的箱形截面钢-竹组合梁的受剪性能,以梁截面的翼缘及腹板竹胶板厚度、型钢翼缘宽度和剪跨比等为主要参数,对6根钢-竹组合箱形梁进行受剪试验,观察各级荷载作用下组合梁的应变和挠度发展,分析其破坏过程和破坏机理,研究组合梁受剪性能的影响因素,探讨钢-竹组合箱形梁的受剪承载力及变形计算方法。研究结果表明：钢-竹组合箱形梁整体工作性能优良且组合效应显著,其受力过程经历弹性和弹塑性两个阶段,具有良好的延性和安全储备;增加翼缘和腹板处竹胶板厚度可提高组合梁的受剪承载力,减小剪跨比可有效提高组合梁的受剪能力,同时适当减小型钢翼缘宽度能使梁的受剪性能进一步增强;采用所提出的组合梁的跨中挠度计算公式得到的计算值与试验值吻合较好,组合梁受剪承载力的计算公式所得结果偏于保守。     

内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能研究

为实现钢材与木材的高效组合,提高钢木组合梁受弯性能,提出了一种内置薄壁H形钢-木组合梁。为研究其破坏过程、破坏形态及组合受力性能,以翼缘木板宽度、抗剪连接栓钉间距、薄壁H形钢厚度、翼缘木板厚度、腹板木板高度和腹板木板厚度等为变化参数开展了受弯试验。并提出了可用于预测内置薄壁H形钢-木组合梁挠度和受弯承载力的计算公式,进行了有限元分析。结果表明：依据内置薄壁H形钢-木组合梁破坏过程及特征,可出现受拉翼缘木板受拉断裂、腹板木板受拉区开裂以及受压翼缘木板受压破坏或薄壁H形钢受压翼缘严重压屈和严重粘胶剥离的受压破坏三种破坏模式;在配置截面面积比约3.5%的薄壁H形钢的情况下,内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力、抗弯刚度、耗能和延性相对于纯木梁明显提高;腹板木板高度、翼缘木板宽度、翼缘木板厚度和抗剪连接栓钉间距等参数影响内置薄壁H形钢-木组合梁受弯性能较为明显,增加腹板木板的高度、翼缘木板的宽度、翼缘木板的厚度和减小抗剪栓钉间距可明显提高内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力;增加薄壁H形钢厚度,可使内置薄壁H形钢-木组合梁受弯承载力和刚度得到一定程度的提高;腹板木板的厚度对内置薄壁H形钢-木组合梁的受弯承载力影响不甚明显。所提出内置薄壁H形钢-木组合梁的挠度及受弯承载力计算式和有限元模型合理有效,计算结果与试验结果吻合良好。     

预应力再生混凝土叠合梁受弯性能试验研究

为研究无黏结预应力再生混凝土叠合梁构件的受弯性能,以再生混凝土在叠合梁中的位置、叠合层高度、构件的配筋率为参数,对1根预应力普通混凝土整浇梁、1根预应力再生混凝土整浇梁和6根预应力再生混凝土叠合梁构件进行弯曲加载试验,分析了试验梁构件的受力过程和破坏形态,探讨了各参数对试验梁构件极限承载力的影响.基于试验数据,对承载力...