箍筋增强型竹柱力学性能试验研究

摘要

竹材是一种自然复合型材料，竹类植物具有生长周期短、易伐性、高强重比和绿色环保等优点，其经济利用价值和生态价值显得日益提高。竹纤维抗拉及抗压强度较高且具有很好的抗震性能，但也存在形状不规则，刚度较小，容易劈裂破坏等缺点。竹集方材将定宽、定厚的竹片先通过横向涂胶然后再将若干张胶合的层积板板在其厚度方向上胶合而成。但利用竹片胶合成的竹方柱，受压时竹片间易剥离，存在着力学性能离散、破坏呈脆性等缺陷。
　　本文以胶合竹柱为研究对象，利用FRP纤维、铁皮材料对竹柱进行不同形式增强，对其进行试验研究，分析无箍筋竹柱和箍筋增强型竹柱的力学性能，探讨不同材料类型和不同间距的箍筋对竹柱受力性能提高效果。
　　本文利用铁皮、GFRP（玻璃纤维）和CFRP（碳纤维）等材料作为箍筋，分别对13个不同长细比的胶合竹柱进行不同形式的套箍约束并进行抗压试验，揭示无箍筋柱及各种形式箍筋约束柱的破坏形态，得到各组试件的应力-应变关系曲线、荷载-位移曲线，分析得出不同材料箍筋和不同间距箍筋对竹柱承载力的提高幅度。试验结果表明增加FRP等箍筋材料能较大幅度提高竹柱的抗压强度，改善其变形性能。避免了竹柱的脆性破坏形态，其延性得到较大的提高。
　　通过ANSYS有限元分析软件对3组竹柱试件进行模拟分析，得到各个试件的疲劳寿命关系曲线，结果证明在反复作用荷载的情况下，增加箍筋能够提高竹柱的疲劳寿命，疲劳性能也得到了改善。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 现代竹结构发展及前景

1．2．1 竹结构发展历程

1．2．2 竹结构的应用

1．2．3 竹结构的发展前景

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内外竹材材性研究现状

1．3．2 国内外增强型竹木构件研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 材料基本力学性能试验

2．1 竹材物理力学性能

2．1．1 试件设计及制作

2．1．2 试验装置

2．1．3 试验步骤

2．1．4 破坏试验现象及结果

2．2 箍筋材料性能

2．2．1 镀锌铁皮、GFRP及CFRP材料简述

2．2．2 镀锌铁皮GFRP及CFRP材料力学性能

2．2．3 胶粘剂性能

2．3 本章小结

第三章 箍筋增强型竹柱轴心抗压试验

3．1 引言

3．2 试验方案

3．2．1 试件设计及制作

3．2．2 试验仪器和加载制度

3．2．3 试验步骤

3．3 试验现象试验及结果分析

3．3．1 竹柱试验现象及特征

3．3．2 应力-应变关系

3．2．3 荷载—位移关系

3．2．4 纵向应力-体积应变关系

3．4 本章小结

第四章 竹柱疲劳性能有限元分析

4．1 疲劳概述

4．2 Ansys疲劳分析介绍

4．3 建模方法及步骤

4．4 有限元疲劳计算结果

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在校期间发表论著及参与科研情况