配筋胶合木梁受弯性能试验研究

摘要

目前，在全世界大力倡导节能环保思想影响下，木结构以其自身独有的特色，绿色天然、低碳环保的特性受到了大家的广泛青睐。随着现代木结构的逐步发展，人们对木结构的要求也越来越多。为实现节约木材成本，提高胶合木梁的利用率、使用跨度，以及改善胶合木梁的自身缺陷，本文提出了普通配筋胶合木梁以及便于工程应用的，能够准确施加预应力，并可实现随时调控的预应力配筋胶合木梁。
　　通过对12根普通胶合木梁，9根普通配筋胶合木梁以及9根预应力配筋胶合木梁进行受弯试验。分别从极限荷载、破坏形态、荷载-挠度关系和荷载-应变关系等方面，研究了配筋数量和预加力值大小对胶合木梁受弯的影响。研究结果表明:普通配筋胶合木梁与纯胶合木梁相比，受弯极限承载力提高约30.0％，刚度提高幅度为8.0％～34.0％。配筋数量越多，胶合木梁的抗弯刚度越大，跨中挠度越小;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33.3％。配筋数量相同时，随着预加力值的增大，反拱越大，加载后预应力配筋胶合木梁的挠度越小，构件的极限承载力提高，而抗弯刚度基本不变。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。在试验过程中，试验梁跨中正截面应变变化符合平截面假定。承载力相同时，与普通胶合木梁相比，普通配筋胶合木梁可节约木材13.3％～14.7％，节约成本6.5％～8.0％;预应力配筋胶合木梁可节约木材15.1％～28.2％，节约成本7.0％～16.5％。
　　通过ABAQUS有限元分析软件，建立了配筋胶合木梁的有限元模拟分析模型。分别研究了钢筋数量和预加力值大小对胶合木梁的影响，分析结果与试验结果基本吻合。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 胶合木梁受力性能及破坏形态的研究

1．2．2 增强胶合木梁研究

1．3 配筋胶合木梁存在问题

1．4 本文主要研究内容

2 配筋胶合木梁受弯试验

2．1 材料力学性能试验

2．2 试验概况

2．2．1 试件设计

2．2．2 试验分组

2．2．3 试验设备

2．2．4 数据采集

2．2．5 试验流程及主要步骤

2．3 配筋胶合木梁受弯试验现象与破坏形态

2．3．1 配筋数量不同的梁试验现象和破坏形态

2．3．2 预应力值不同的梁试验现象和破坏形态

2．3．3 普通胶合木梁试验现象和破坏形态

2．4 本章小结

3 试验结果及分析

3．1 配筋数量对配筋胶合木梁受弯性能影响

3．1．1 极限荷载

3．1．2 荷载—跨中挠度曲线

3．1．3 荷载—应变曲线

3．2 预应力值对配筋胶合木梁受弯性能的影响

3．2．1 极限荷载对比分析

3．2．2 荷载-挠度曲线

3．2．3 荷载-应变曲线

3．3 破坏前胶合木及钢筋应力

3．4 平截面假定的验证

3．5 经济性分析

3．5．1 普通配筋胶合木梁的经济性评估

3．5．2 预应力配筋胶合木梁的经济性评估

3．6 本章小结

4 配筋胶合木梁受弯性能有限元分析

4．1 本构关系的选取

4．2 建模及分析过程

4．2．1 建立部件

4．2．2 定义材料特性

4．2．3 装配及相互作用

4．2．4 分析步及荷载

4．2．5 划分网格

4．2．6 分析结果

4．3 钢筋数量对配筋胶合木梁变形性能的影响

4．4 预应力值对预应力配筋胶合木梁变形性能的影响

4．5 有限元分析与试验结果

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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