木材横纹抗拉强度及其荷载持续作用效应研究

摘要

木材的横纹抗拉强度很低，在设计中应该尽量避免横纹受拉。但在某些特殊几何形状的结构构件中，如曲梁和变截面梁的部分区域，或在某些机械和粘接接头附近，受荷时会不可避免的产生横纹拉应力。木材的荷载持续作用效应（DOL）是木材和木材产品区别于其他建筑材料的特点之一。DOL效应是指木材的强度会随着时间降低，而变形逐渐增大的现象。对DO L效应的研究已经进行了200多年，并取得了许多新的成果。尽管如此，对木材和木制品的 DOL效应的机理研究和建模还远远没有完成，迄今为止对木材垂直于木纹的强度的研究还很少。通常，对木材DOL效应的研究主要集中在顺纹受弯这一受力形式；因此，开展木材短期横纹受拉基本力学性质以及长期横纹受拉DOL效应的研究很有意义和实用价值。
　　本文研究了木材的横纹抗拉强度，根据木材的结构尺度描述了木材横纹的一些基本力学性质。介绍了基于威布尔最弱链理论的木材横纹抗拉强度，以及影响木材强度的一些因素，并介绍了提高强度的措施。目的是研究木材横纹受拉的DOL效应，研究施加应力水平对DOL效应的影响，得到变形随时间变化的关系，即蠕变行为。为实现这些目标，进行了木材横纹受拉的短期试验，并对木材横纹受拉的载荷持续作用效应的进行了长期试验。试验中采用的横纹受拉清材试件是由落叶松胶合木梁上取出的木材制作而成。结果表明，试样的短期横纹抗拉强度分布与两参数威布尔分布相一致。在试样匹配技术的基础上，对试件进行横纹受拉长期荷载试验，获得长期强度和蠕变数据。长期试验是在20℃和65%相对湿度不变的气候条件下进行的，并在四个月中（2017年1月9日至2017年5月31日）进行。试验结果显示：荷载持续作用效应的效果似乎是依赖于所施加的应力水平，在一年之内，横纹受拉DO L效果明显轻于广泛使用的麦迪逊曲线。这可能是由于柱面正交各向异性和比较明显的横纹蠕变导致了内部应力重分布从而降低了横纹受拉的DOL效应。总结归纳了各国木结构设计规范应用 DO L预测模型获得 DO L系数或DOL调整系数的计算方法。横纹拉伸DOL调整系数是根据加拿大的设计规范，基于试验结果的抗力分项系数和可靠度指标曲线而确定。

目录

Chapter 1 Introduction

1.1 The source of topic, research purpose and significance

1.2 Research on the DOL effect and analysis

1.3 Main contents of research

Chapter 2 Literature review

2.1 Mechanical properties of the wood perpendicular to grain

2.2 Global tensile strength of the wood perpendicular to grain analysis theory

2.3 Factors affecting the strength and other properties

2.4 Summary

Chapter 3 Experimental study of the DOL effect of wood in tension perpendicular to grain

3.1 Introduction to the tests

3.2 Materials and specimens

3.3 Short-term test

3.4 Long-term test

3.5 Summary

Chapter 4 Tests results and discussion

4.1 Short-term test

4.2 Long-term test

4.3 Creep analysis of long-term dead load test results

4.4 Discussion

4.5 Summary

Chapter 5 Application of the DOL effect

5.1 Application of the DOL of the stress history with time

5.2 Application of the DOL effect in national wood structure design code

5.3 DOL adjustment factor KDOL according to Canada design specification

5.4 Summary

Conclusion

参考文献

声明

致谢