空心胶合木-钢插板螺栓节点承载力试验研究

为研究空心胶合木-钢插板螺栓连接节点承载力及延性性能,探讨了不同胶合木宽度和螺栓直径对破坏模式的影响,分析了不同宽径比、承压宽度对节点承载力、延性等的影响。结果表明:增加宽径比及承压宽度,可有效提高节点延性。宽径比12.5~16.4的节点延性较佳;宽径比10.0~10.9是单、双塑性铰破坏模式的临界点,可作为工程设计参考值。     

胶合木-钢夹板螺栓连接滞回性能试验

[目的]为探明胶合木-钢夹板螺栓连接的动力性能和抗震性能,确保连接件在车辆、机械振动等动力荷载下的可靠性.[方法]针对胶合木-钢夹板螺栓连接的构造特点,考虑胶合木厚度和螺栓直径之比(厚径比)、螺栓顺纹间距、螺栓并列和错列布置方式等参数的影响,设计制作了4类13组共39个胶合木-钢夹板螺栓连接件,在低周反复荷载作用下进行...     

胶合木-混凝土组合楼板受弯性能有限元分析北大核心

为研究胶合木-混凝土组合楼板受弯性能,采用ABAQUS有限元软件建立9个组合楼板模型,其中楼板部分采用实体单元,钢筋采用桁架单元。有限元分析采用三分点加载方式,研究组合楼板模型纯弯段混凝土强度、连接方式、混凝土层厚度以及胶合木厚度等因素对组合楼板抗弯强度的影响,并探究组合楼板纯弯段的破坏形态。结果表明:采用胶结加抗剪连接件连接的组合楼板其受弯极限承载力比采用胶结连接的组合楼板提高了11.35%,比采用抗剪连接件的组合楼板提高了32.64%。混凝土强度、胶合木层厚度及混凝土层厚度的增加均能提高组合楼板的极限承载力。胶合木-混凝土组合楼板表现出良好的抗弯性能,且能减少混凝土用量,发挥木材的优势,值得在实际工程中推广应用。     

负弯矩作用下钢-CLT组合梁-钢柱组合节点转动性能有限元模拟

钢-CLT组合梁-钢柱（SCLTC）组合节点是钢框架-CLT楼板组合结构中的关键部件。基于ABAQUS对负弯矩作用下SCLTC组合节点的转动性能进行模拟研究并进行参数化分析。结果表明：CLT板的宽度、厚度及楼板拼接构造对SCLTC组合节点转动性能影响较大。此外,对敏感参数进行了数值拟合,借鉴已有组合节点弯矩-转角三参数模型,拟合得到SCLTC组合节点的弯矩-转角模型参数的特征值,并建议性地确定了弯矩-转角模型形状系数。本研究将为后期钢框架-CLT楼板组合结构体系的试验和应用提供理论指导。     

正交胶合木抗压承载力试验研究

为获得正交胶合木（CLT）截面的综合抗压性能,对由云杉-松-冷杉（SPF）制成的CLT试件进行抗压试验,并基于复合层板理论计算CLT的抗压强度、泊松比及弹性模量等,旨在为CLT力学性能测试提供参考。制作了9个尺寸相同的CLT试件进行轴心受压试验,分析其极限承载力、纵向应变、横向应变、泊松比等的变化规律;依据《木结构设计标准》预测试件的理论承载力并辅以有限元验证。结果表明：荷载-轴向位移试验曲线呈典型的二折线特征,轴压力下试件分别经历了弹性和弹塑性阶段直至试件破坏;经换算得到的SPF等效弹性模量为10 011.57 MPa,抗压强度为35.16 MPa,泊松比为0.39,理论计算值与试验值较为吻合;弹性段有限元模拟结果与试验值吻合良好。     

薄壁型钢—竹胶板组合楼板抗弯性能研究

为了推进建筑楼板的轻型化,提出在两张竹胶板之间粘结两根薄壁C型钢,并用竹板条封边形成一种新型钢竹组合楼板,并进行3种组合楼板的试验研究及理论分析。①钢竹界面仅用粘合剂粘结的单纯胶结型;②钢竹界面用粘合剂粘结并钉入紧固件的复合胶结型;③钢竹界面采取粘合剂与紧固件并用,且在型钢两侧粘贴竹板条的型钢强化型。试验结果表明：螺钉紧固件有效地抑制界面连续的大面积脱胶,钢竹组合效应有所改善;型钢强化型组合板整体工作性能优良,能够提供较高的刚度和很高的承载力;新型组合楼板的力学性能可以满足作为建筑楼板的需要。根据组合楼板在正常使用阶段是理想的整体弹性变形试验结果,提出组合楼板抗弯刚度的计算方法;根据破坏阶段型钢的应力状态提出组合楼板极限抗弯承载力极限计算方法,据此计算的组合楼板跨中挠度及受弯承载力的计算值与试验值吻合较好。     

现代胶合木拱桥结构性能评价

近年来由于减少人行天桥对环境影响的意识逐渐增强,使得现代木结构桥梁广受关注。为分析某胶合木拱桥的稳定性和评价其承载能力是否满足设计要求,进行了结构有限元仿真分析和现场静载试验。采用实桥理论计算、现场试验和试验结果与计算结果对比分析的方法,研究桥梁的稳定性和静荷载作用下的工作状况。综合桥梁静载试验效应与校验系数的分析结果,进而对桥梁的结构性能做出评价,为桥梁运营期间的安全性提供科学的数据资料。调查和研究结果表明:现代胶合木结构人行拱桥不仅表现出良好的工作性能,而且较建造同跨径混凝土结构桥梁和钢桥更具经济效益,其建造过程还能最大限度减少对生态环境的影响。     

单调荷载下三层正交胶合木企口节点的剪切性能

为了研究3层正交胶合木(CLT)企口连接的连接性能,对3种不同榫头长度的正交胶合木企口连接试件和传统半搭接连接试件进行准静态单调加载剪切测试。分析企口试件的破坏模式,比较企口试件与半搭接试件在承载能力、刚度以及延性方面的改变,并对比3种不同榫头长度对CLT企口节点抗剪性能的影响。测试使用全螺纹自攻螺钉,垂直CLT板宽面单侧打入,企口连接的榫头长度分别为35,50和65 mm,半搭接连接的搭接长度为50 mm。参照欧洲标准EN 26891-1991进行准静态单调加载。结合试验现象和数据进行了分析比较,结果表明:企口试件的主要破坏现象为STS屈服、钉帽拉穿和木材销槽承压破坏,同时,得益于企口连接的剖面形状,试件在整个加载过程中保持了良好的完整性,未发生面外偏转。半搭接试件易发生面外偏转、钉尖拔出、构件分离。3种榫头长度的企口连接相较半搭接连接在最大承载力、初始刚度和延性方面都有提升。榫头最长的TG-65组试件力学性能相对较好,较半搭接HL-50组试件承载力提升23%、初始刚度提升200%、延性系数提升206%。     

钢-竹组合楼板受弯试验及变形分析

为了探讨界面滑移效应对钢-竹组合楼板变形的影响,进行6块组合楼板受弯性能试验.试件共分为2组,一组为冷弯薄壁型钢与竹胶板界面仅周结构胶复合,另一组则在胶粘基础上用自攻螺钉强化,对组合楼板破坏形态、承载能力、跨中变形、界面相对滑移等进行研究.分析表明：第一组试件考虑滑移效应的跨中变形计算值与实测值吻合较好,因考虑了跨中附加挠度的影响,理论计算结果与换算截面法相比,其精度大约提高5％,更符合实际情况;第二组由于自攻螺钉的强化作用,整体性能提高很多,材料进入塑形阶段,所建理论模型不符合试验情况,有待进一步研究.     

螺栓排列对内填钢板胶合木梁柱和梁式节点力学性能的影响

为研究螺栓排列方式对内填钢板胶合木节点力学性能的影响,对螺栓齐列、错列的胶合木梁柱节点及梁式节点进行单调加载试验。探讨节点失效模式及破坏机理,获得该类节点的弯矩-转角及荷载-位移曲线,并对节点的刚度、延性、承载能力进行分析。试验结果表明,除加载初期,螺栓与螺孔之间因初始空隙发生接触的低刚度段外,节点受力过程大致可分为弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。螺栓错列可以提高梁柱节点及梁式节点的受弯、抗拉承载力和极限变形：其屈服弯矩和抗拉屈服荷载相较于螺栓齐列梁柱节点及梁式节点,分别提高了35%和7.1%。螺栓错列梁柱节点在塑性阶段变形较小,其延性系数约为螺栓齐列梁柱节点的71%;螺栓错列梁式节点的塑性变形较大,延性较好,抗拉延性系数为螺栓齐列梁式节点的2.79倍。     

斜螺钉2种角度不同组合形式对钢板-正交胶合木剪切性能的影响

【目的】制作一种采用自攻螺钉连接的钢板-正交胶合木节点,探究螺钉不同钉入角度不同组合形式对节点力学性能的影响,并依据现有的理论计算模型与试验值比较对计算模型进行优化,为新型连接件的开发和应用提供理论模型和参考。【方法】参考美国标准（ASTM D1761-12）以1 mm·min^-1的速度匀速加载,对夹角为45°和90°2种自攻螺钉钉入角度进行6种不同组合形式的抗剪试验,记录分析受剪切节点的破坏形态并对比各组试件的荷载-位移曲线、承载力、刚度和能量耗散。【结果】试件主要破坏模式包括2颗钉同时被剪断、钉未被剪断但产生塑性铰和钉未被剪断但同时被拔出。6组试件均出现一侧钉被剪断的破坏模式,组J-Cross45°T和S-Double45°T出现钉未被剪断而被拔出、组S-45°T-45°C出现钉未被剪断而产生塑性铰的破坏模式。组J-Cross45°T、J-Double45°T、S-Double45°T的承载力和刚度均远高于组S-45°T-45°C、S-90°-45°C、S-90°-45°T,组S-90°-45°C的能量耗散和承载力对应位移最大。【结论】对于承载力、刚度、能量耗...     

正交胶合木约束钢板剪力墙的约束板厚需求

为探究CLT板对钢板剪力墙的约束机理,基于ABAQUS对其进行有限元模拟。结果表明：相比于混凝土约束板,CLT约束板仅使得钢板剪力墙弹性阶段的最高承载力与刚度略微降低,但在一定程度上降低了结构自重,木材的高延性还可以在约束板产生较大面外变形时仍保持墙体的完整性,使得约束板可以持续发挥对钢板的约束作用。通过数据拟合,得到单面CLT板约束改进型钢板剪力墙在达到2 rad层间位移角时,约束板厚度与其面外变形关系的拟合公式。研究结果可为屈曲约束式钢板剪力墙的设计提供理论参考。     

木榫旋转焊接节点剪切试验研究与理论分析

为研究无胶层合木梁中旋转焊接木榫的抗剪性能,选用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)层板,制备20个单榫焊接节点试件开展双剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线.试件的破坏模式为木榫受剪出现类双铰破坏,同时开孔附近基材受木榫挤压破坏.试件的平均峰值位移为4.460 mm,平均峰值荷载为6.127 ...     

氧化铁-木纤维复合材料的制备及性能初探

采用溶胶-凝胶技术,通过真空浸渍法,将氢氧化铁溶胶压入纤维空腔内,以制备性能优良的氧化铁-木纤维复合材料。分别探讨了FeC l3溶液浓度和抽真空时间对纤维质量增加率(WPG)的影响。结果显示,WPG随FeC l3溶液浓度的增大而提高,WPG随抽真空时间增长而增大。IR和TG表明FeC l3溶胶处理后的纤维大大减少了亲水能力,并且提高了热稳定性。     

重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载特性和破坏形态

【目的】研究重组竹-钢夹板单螺栓连接节点承载特性和破坏形态,为竹结构螺栓连接设计与应用提供参考和借鉴。【方法】采用正交设计方案,对重组竹-钢夹板单螺栓连接节点试样进行单轴压缩加载试验,利用方差分析和多重比较法分析螺栓直径、主构件厚度和端距对初始和屈服后刚度(K_1、K_2)、屈服和极限载荷(F_y、F_u)及延性率的影响规律。【结果】螺栓直径对初始和屈服后刚度(K_1、K_2)、屈服和极限载荷(F_y、F_u)及延性率具有显著影响,随螺栓直径增大,螺栓连接节点的初始和屈服后刚度(K_1、K_2)、屈服和极限载荷(F_y、F_u)显著增加,但延性率明显减小;主构件厚度对初始和屈服后刚度(K_1、K_2)、极限载荷(F_u)及延性率影响显著,但对屈服载荷(F_y)无显著影响;端距对屈服后刚度(K_2)、极限载荷(F_u)及延性率影响显著,但对初始刚度(K_1)和屈服载荷(F_y)无显著影响。钢夹板单螺栓连接重组竹的有效破坏主要以Ⅱ型和Ⅲ型2种破坏模式呈现,且当厚径比(L/D)处于3.75～6.00之间时,螺栓呈现"单铰"屈服模式;当厚径比(L/D)处于6.00～13.50之间时,螺栓呈现"双铰"屈服模式。【结论】重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载性能和破坏形态受螺栓直径、主构件厚度和端距的共同影响,重组竹-钢夹板单螺栓连接节点的最小主构件厚度和最小端距可分别设置为90 mm和4d(d为螺栓直径),此时节点各承载性能趋于稳定且延性率达到最佳状态。当节点试样满足最小端距和主构件厚度要求时,螺栓屈服模式随厚径比(L/D)增大逐渐由"单铰"屈服转变为"双铰"屈服,节点最终破坏表现为主构件销槽承压和螺栓弯曲同时发生,此时主构件和螺栓均能充分发挥材料的力学性能,是较为合理的破坏模式。     

日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接横纹承载性能

【目的】研究日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接在横纹荷载作用下的破坏机制和承载性能,为木结构梁、柱构件金属件连接时梁端销连接设计提供依据。【方法】在梁端部开槽钻孔后将单个钢销连接到内嵌钢填板,分别对日本柳杉锯材梁和胶合木梁进行横纹荷载作用下的弯曲剪切加载试验,按照日本通行数据分析方法确定销连接短期承载力标准值,并与5个不同国家标准规定的屈服荷载计算值进行比较。【结果】加载初期,荷载-位移曲线呈线性关系,构件处于线弹性阶段,随着位移增加曲线呈非线性,构件进入弹塑性阶段,当位移增加到一定数值,梁端出现初始脆性开裂,荷载瞬间急速减小,随后荷载又随位移增加再次上升,加载至极限状态时,梁构件产生劈裂破坏丧失承载力;最终的破坏形态为梁构件沿销孔水平剪切面开裂、销连接屈服模式Ⅲ型;通过足尺试验得到断面尺寸120 mm×240 mm锯材梁和胶合木梁的钢填板单个销连接短期承载力标准值取决于屈服荷载,分别为8.6和13.7 k N,初始开裂对应的荷载平均值分别为15.0和21.1 k N,屈服荷载平均值分别为14.50和15.00 k N,最大荷载平均值分别为27.0和30.8 k N。【结论】胶合木梁钢填板销连接的最大荷载和屈服荷载平均值均大于锯材梁,且变异系数明显小于锯材梁,含水率低而变异小,从而导致试验获得胶合木梁销连接的短期承载力标准值明显高于锯材梁,当销连接作为中小断面梁柱构件的主要连接方式时,宜选用强度等级确定、质量合格的胶合木作为木构件,比锯材具有更高的连接承载力。梁端销连接节点承载力与单个销连接承载力和销数量具有良好的相关性,可作为梁柱节点梁端销连接设计依据。销连接部位发生销屈服后木材开裂,初始开裂取决于木材抗剪强度、横纹抗拉强度和销所在的梁高部位以及销孔到梁端的距离,发生初始开裂后钢销仍能起到支撑作用,连接节点延性较好;锯材梁和胶合木梁短期承载力标准值与标准中规定的屈服荷载公式计算值吻合度较好。各国标准中关于脆性破坏计算公式均能较好预测销连接木材的脆性破坏,与试验值比较,日本标准对于劈裂破坏的计算值最为接近,欧洲和加拿大标准的计算结果更趋于保守,我国现行标准在销连接设计中尚未考虑木材的脆性破坏,今后应进一步研究完善销连接计算公式和参数,更好地保证木构件连接安全可靠度。     

蓝莓采摘车车架刚度有限元分析及弯曲扭转刚度试验

蓝莓采摘车车架与传统车架不同,U型车架没有承受主要拉应力的下横梁,对受到静止满载工况弯曲刚度、扭转工况扭曲刚度等提出更高的要求.车架结构不但承受油箱、传输带、鼓风系统和采摘人员等重力,还承受弯曲扭转变形.对蓝莓采摘车车架进行有限元刚度分析,可以初步确定整个车架的刚度情况.对车架弯曲刚度进行有限元分析,对光车架和车架结构扭转工况进行刚度分析,并且进行刚度试验.结果表明,车架在极限扭转工况,整车变形不大,刚度足够.用实验验证蓝莓采摘车车架刚度,以便更好验证整车车架扭转恶劣工况稳定性.