预应力配筋胶合木梁受弯性能试验

为改善普通胶合木梁受弯时挠度过大以及木材抗压强度和钢筋抗拉强度的利用不充分等缺点,提出一种新型预应力配筋胶合木梁构件。通过3组预应力配筋胶合木梁、1组普通配筋胶合木梁、1组普通胶合木梁的受弯试验,分析了普通胶合木梁、配筋胶合木梁、不同预应力水平的预应力配筋胶合木梁的受弯性能。结果表明:预应力配筋胶合木梁与普通胶合木梁相比,受弯极限承载力提高31.3%~64.4%、抗弯刚度约提高33.33%。配筋数量相同时,随着预加力的增大,构件的极限承载力提高,而抗弯刚度基本不变。配筋适量、预加力适度时,预应力配筋胶合木梁可以更好的利用木材抗压强度和钢筋抗拉强度,有效的减小梁的挠度变形,破坏时表现出较为明显的塑性破坏特征。     

改性亚麻纤维增强胶合木梁受弯性能试验

将天然亚麻纤维经纳米TiO2接枝制得改性亚麻纤维复合材料(FFRP),以云杉-松树-冷杉木板(SPF木板)为原材料制作24根尺寸为2 850 mm×50 mm×150 mm的胶合木梁试件,采用改性亚麻纤维复合材料通过顺向粘贴在梁底部、横向粘贴在梁侧面和底部(U型箍)的方式对胶合木梁进行增强。对8组试件进行三分点加载受弯试验,分析梁底部改性亚麻纤维复合材料粘贴方式(粘贴长度、粘贴层数、U型箍)对胶合木梁破坏形态、极限承载力、跨中挠度、截面应变的影响及粘贴FFRP对胶合木梁受弯性能的增强效果。结果表明:在不发生剥离破坏的前提下,底部粘贴长度对胶合木梁的抗弯性能影响不大。对于无箍胶合木梁,底部粘贴FFRP能够提高胶合木梁的抗弯承载力与刚度,但底部粘贴的层数不宜过多,粘贴层数过多反而会导致提高幅度有所下降;对于有箍胶合木梁,其抗弯承载力与抗弯刚度,均随着底部粘贴FFRP层数的增加而增大。当底部粘贴3层FFRP时,有箍和无箍胶合木梁的抗弯承载力与抗弯刚度相差不大,但有箍梁的延性得到明显提高;当底部粘贴6层FFRP时,有箍梁的抗弯承载力和抗弯刚度比无箍梁均有明显提高。U型箍可以改变胶合木梁的破坏形态,无箍胶合木梁的破坏形态同普通梁一样,为脆性破坏;而有箍梁的破坏形态为延性破坏,U型箍能够避免木材层板间开裂与横向撕裂,增强FFRP与梁底部木材的协调性能,提高胶合木梁的抗弯性能。     

玄武岩纤维复合材料对胶合木梁受弯性能的影响

在普通胶合木梁上粘贴玄武岩纤维复合材料,经抗弯试验,检测不同层数玄武岩纤维布和玄武岩纤维板对胶合木梁的增强效果。结果表明:玄武岩纤维复合材料对胶合木梁受弯性能有很好的增强效果;与未增强的胶合木梁相比,受弯极限承载力提高幅度为20.88%~111.25%,抗弯刚度提高幅度为18.7%~27.6%,延性系数提高幅度为23.0%~74.3%。对于玄武岩纤维复合材料配量适中的增强胶合木梁,在受拉区层板破坏的同时,受压区层板出现压屈褶皱,木材抗压强度得到比较充分的发挥,破坏时表现出明显的塑性破坏特征。玄武岩纤维复合材料的存在,能有效降低木材缺陷对胶合木梁受弯性能的不良影响。     

新型自攻螺钉加固措施对胶合木梁受弯性能的影响

以云杉-松木-冷杉胶合木板材(SPF板材)为试验梁原材料,采用一种新型自攻螺钉加固胶合木梁的新方法(从梁底部旋入新型自攻螺钉以实现对普通胶合木梁的加固)制作了24根2850 mm(长)×50 mm(宽)×150 mm(高)的胶合木梁,进行三分点受弯试验,分析新型自攻螺钉不同的锚入深度、旋入角度和螺钉间距对胶合木梁受弯性能的影响。结果表明:新型自攻螺钉加固,可有效提高胶合木梁的极限承载能力,提高幅度在11.40%~71.40%不等,同时也可提高胶合木梁的刚度并减小跨中挠度变形,能够实现抑制和减缓胶合木梁脆性破坏。试验梁的承载能力与新型自攻螺钉锚入深度呈正相关,刚度随新型自攻螺钉锚入深度的增加呈现先增加后减小的趋势;新型自攻螺钉的螺钉间距对试验梁的极限承载能力影响不大,但对刚度有较大的影响,在螺钉间距大于1倍的梁高时,刚度与螺钉间距呈负相关;45°旋钉加固梁的极限承载能力优于垂直旋钉加固梁,同时其刚度更好,可更好地抑制和减缓试验梁的脆性破坏。推荐加固方式:梁底45°旋钉,垂直锚入深度为2/3倍的梁高,螺钉间距为1倍梁高。     

张弦及加载方式对预应力胶合木梁受弯性能的影响

采用一点张弦一点加载、一点张弦两点加载、两点张弦一点加载、两点张弦两点加载等4种不同的张弦加载方式,对4组12根预应力胶合木梁进行受弯试验,分析4种不同张弦和加载方式对预应力胶合木梁受弯性能的影响。结果表明:在预加力数值一定的前提下,加载点相同时,改变张弦方式对胶合木梁的极限承载力影响不大;张弦点相同时,两点加载比一点加载胶合木梁的极限承载力提高28.8%~38.9%;只有两点张弦两点加载时,梁顶受压区出现褶皱、梁底发生延性受拉破坏,其余破坏形态均为梁底脆性受拉破坏;加载过程中,两点加载较一点加载梁刚度略有提高、可使木材的抗压强度发挥更为充分,提高木材与钢丝的利用率。     

钢筋增强工程木梁的受弯试验

根据使用材料的特性和试验结果,详细分析了增强木梁的受力机理;分析了各设计参数对试件工作性能的影响．研究结果表明：采用钢筋对受弯木梁进行增强是有效的,增强的效果与受拉区配筋率、木梁的高宽比以及增强方式有关;增强木梁的受弯承载力随受拉区配筋率的增加而增加,在配筋率相同的情况下,木梁截面的高宽比越大效果越好;预应力增强工程木梁比非预应力增强工程木梁对承载力的提高更为有效．     

冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁受弯性能有限元分析

以冷弯薄壁型钢、胶合木为材料,利用胶合木将冷弯薄壁型钢包裹的连接方式构建新型箱形截面冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁;运用有限元软件ABAQUS建立5组共10根组合梁模型,分析钢板厚度、钢材强度、胶合木层厚度、连接方式对组合梁抗弯性能的影响,探索组合梁在受弯破坏时的破坏形态以及破坏机理。结果表明：在有限元模拟加载过程中,组合梁的胶合木层下翼缘先于上翼缘达到抗拉强度,由此导致组合梁跨中产生弯曲裂缝,发生弯曲破坏,跨中下部胶合木层随着荷载增大出现局部顺纹剪切破坏。钢板厚度、钢材强度、胶合木层厚度、钢木连接方式对冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁的抗弯性能均有不同程度的影响,尤以连接方式影响程度最大。将冷弯薄壁型钢与胶合木两种不同材料组合在一起,能充分发挥各自性能特长,以承担外部荷载并使组合梁的抗弯承载力比纯钢梁有大幅度提高。     

底层板指接增强措施对胶合木梁受弯性能的影响

选用云杉为试验原材料,制作10根2 850 mm×50 mm×150 mm的胶合木梁,将试验梁分为5组(CT、UF、RF1、RF2、RF3),每组2根; CT组为底层层板全长无指接试件、UF组为底层层板跨中有指接试件,2组为参照组; RF1、RF2、RF3组为增强指接试件,分别为粘贴碳纤维布试件(RF1)、垂直梁底旋入新型木结构用自攻螺钉试件(RF2)、以45°角旋入新型木结构用自攻螺钉试件(RF3)。按照设计方案,分别进行受弯加载试验,分析底层板有无指接对胶合木梁受弯性能的影响、不同指接增强措施对胶合木梁受弯性能改善作用。结果表明:底层板指接的存在,会影响胶合木梁的受弯性能;与无指接胶合木梁相比,底层板指接胶合木梁的极限承载能力和刚度降低幅度,分别为25.4%、22.95%;采用的胶合木梁底层板3种指接增强措施(粘贴碳纤维布、垂直梁底旋入新型木结构用自攻螺钉和以45°角旋入梁底)均可改善胶合木梁的受弯性能,对指接胶合木梁的受弯极限承载能力分别提高了28.2%、17.4%、10.1%,刚度提高至与无指接胶合木梁刚度相近。     

工艺参数对竹重组材性能的影响

探讨了施胶量、含水率、密度、加热温度和加热时间等因素对竹重组材性能的影响.结果表明:(1)施胶量越高,产品的各项性能越好,采用10%施胶量生产的竹重组材的静曲强度(M0R)及弹性模量(MOE)超过混凝土模板用胶合板的最大指标值.(2)当竹束含水率从4%增加至24%时,产品的吸水厚度膨胀率(TS)逐渐降低,力学性能则先升...     

重组木与重组竹抗弯性能的比较

以杨木和毛竹为原料,制造了重组木和重组竹。对重组木和重组竹的抗弯弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)进行测试和分析。结果表明:密度在0.7g/cm3以上时,重组竹的抗弯弹性模量比重组木的性能好,弹性模量与密度呈线性相关;重组竹和重组木的静曲强度与密度间呈二次相关,重组竹密度在0.8g/cm3以下时,其静曲强度比重组木略低,密度在0.8g/cm3以上时,重组竹的静曲强度比重组竹的略高。将重组竹在低密度下的高弹性模量与杨木相对较高的静曲强度相结合,制造的木竹重组材可以制造出轻质高强的新型结构材料。     

重组竹的耐冲击性能

探索竹/木复合材料在极端环境中(飓风、雹暴等)对冲击载荷的适应性,并在此基础上进行合理的结构设计。利用Instron 9250HV落锤冲击试验机对毛竹重组竹和竹木复合重组材进行了低速冲击试验,研究了密度和组坯形式对冲击性能和损伤模式的影响,并分析了组坯结构与吸能机制的关系。结果表明:高密度重组竹的耐冲击性能较好,纵横组坯的竹木复合重组材冲击性能优于同密度的重组竹。冲击损伤使重组竹沿纤维方向纵向开裂,导致材料整体失效;而竹木复合重组材的横纵结构抑制了裂纹的扩展,使缺陷仅发生在冲击点附近;落锤出射面表现为层状开裂,具有分层吸能的能量吸收机制。相同密度的竹木复合重组材可以更好地抵抗冲击破坏。     

竹束热处理对CS/APP自组装重组竹阻燃抑烟性能的影响

壳聚糖(CS)/聚磷酸铵(APP)层层自组装(LBL)是一种表面改性工艺,通过对竹束单元进行热处理,研究其对CS-TiO₂/APP自组装重组竹(BS)的阻燃抑烟性能的影响及协同关系。采用不同热处理温度(160、180℃)和处理时间(2、3、4 h)对竹束单元进行水蒸气保护的热处理,首先对不同的竹束特性进行研究,优选竹束热处理工艺条件,然后在竹束表面进行CS-TiO₂/APP自组装后制备重组竹,分析热处理对重组竹阻燃抑烟性能的影响及与LBL阻燃层的协同作用。结果表明,热处理后的竹束热稳定性提高,同时表面阻燃涂层增重率相比未热处理提高了27.0%,LBL后的极限氧指数较未热处理直接负载的提高了14.4%。综合不同热处理工艺下竹束的特性以及和负载LBL涂层的竹束阻燃效果,确定160℃下3 h为重组竹的热处理工艺条件。通过锥形量热测试,热处理后的BS(W-HT)重组竹较BS重组竹,燃烧热释放速率峰值pk-HRR降低了30.1%,产烟速率pk-SPR峰值降低了50.8%,热处理后的BS(W-HT)/CS-TiO₂/APP重组竹与B...     

竹/木销连接组合木梁抗弯性能研究

试验对竹/木销连接的双层规格材组合木梁进行四点弯曲加载试验。试验参数包括销的种类(竹销和木销),钉入角度(45°、60°、90°)和竹销直径(8、10、12 mm)。结果表明,90°和60°角连接时,竹销连接组合木梁刚度比木销连接分别提升11%和18%;组合木梁随销钉入角度的增加,刚度逐渐增加,90°角连接比60°和45°角连接刚度分别提升7%和29%;增加竹销直径可以有效提升组合木梁刚度。     

活性粉末混凝土(RPC)预应力叠合梁受弯性能研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)材料的结构性能，设计了三根活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁，对其受弯性能进行了研究，得到了关于截面应变分布、钢绞线应力增量、中点挠度等有效的试验数据以及试验梁的裂缝分布和破坏特征．试验结果表明，RPC叠合梁的截面应变符合平截面假定；裂缝分布仍然具有明显的纯无粘结预应力梁的裂缝分布特征；荷载-挠度曲线为两直线段形状，且有效预应力越大，试验梁延性越差，破坏时挠度越小，荷载-预应力增量曲线形状与荷载-挠度曲线形状相似，呈两直线段．文中还建立了试验梁的开裂弯矩和刚度计算公式，理论计算结果与试验结果吻合良好．     

重组竹力学性能及设计强度取值研究

竹材为快速可再生材料,性能优越,用于建筑领域可提高长期固碳能力、增加经济附加值,且建筑业迫切需要寻找再生资源降低对环境的影响。通过试验研究浙江省4～5年生毛竹枝下材制成的重组竹顺纹抗拉、顺纹抗剪、抗弯强度、抗弯弹性模量及其破坏模式,参照《木结构设计手册》分析其设计值,并将其与常见建筑材料进行对比。结果表明,顺纹抗拉强度设计值为16.3 MPa,抗拉破坏属于脆性破坏,破坏模式有3种:受拉纤维拉断、锯齿状界面剪切破坏、纤维拉断和界面剪切破坏同时发生;顺纹抗剪强度设计值为3.69 MPa,抗剪破坏属于脆性破坏,破坏模式为纤维界面的剪切破坏;抗弯强度设计值和抗弯弹性模量分别为33.8 MPa和8.3 GPa,抗弯破坏属于塑性破坏,破坏模式为受拉纤维先拉断、受压纤维后压溃破坏。重组竹可作为建筑结构主体受力材料使用,但须适当提高抗压和抗剪安全系数,用作受弯构件时以挠度控制较为准确。