人工林杉木结构用集成材层板抗弯性能研究

以人工林杉木（Cunninghamia lanceolata）层板为研究对象,分析3种指榫长度和4种嵌合度对杉木指接层板抗弯性能的影响,比较不同等级杉木指接层板和非指接层板的抗弯性能,建立抗弯性能之间的相关性方程。结果表明,指榫长度与嵌合度对指接层板的抗弯强度和抗弯弹性模量有显著影响,人工林杉木层板较优指接工艺参数为：指榫长度15 mm、宽距比0.18、嵌合度0.1 mm;分等对指接层板和非指接层板的抗弯性能亦有显著影响,I等、II等指接层板的抗弯强度特征值分别为28.7、26.6 MPa,与未分等杉木指接层板抗弯强度特征值相比分别提高了17.14%和8.57%。基于应力波法获得的杉木层板动态抗弯弹性模量与静态抗弯弹性模量、静态抗弯弹性模量与抗弯强度之间均呈显著性正相关,相关系数r分别为0.838和0.691。     

FRP增强结构用集成材木梁胶合性能研究

FRP增强结构用集成材木梁可有效地提升梁体的抗弯强度,FRP与结构用集成材的复合首先要解决的是FRP与木材的胶合问题。本试验对比等离子体处理及羟甲基间苯二酚HMR改性处理工艺对FRP木材界面胶合性能的影响,并用胶层剥离率、剪切强度对胶合性能加以表征。试验结果表明,FRP增强结构用集成材木梁的胶合界面优化处理工艺为：FRP表面不处理,木材表面预先以2.5 m/min的送料速度进行射频功率为400 W的等离子体处理5次,然后以150 g/m2的涂胶量涂布HMR。试材的浸渍剥离率、煮沸剥离率、干剪强度、湿剪强度及木破率均满足结构用集成材国家标准GB/T 26899-2011中关于使用环境3的要求。     

GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁胶合性能研究

通过对比等离子体处理及羟甲基间苯二酚(HMR)改性等胶合界面处理工艺对GFRP/竹、竹/木界面胶合性能的影响,并用胶层剥离率、剪切强度对界面胶合性能加以表征,以期得出胶合界面的优化改性处理工艺。试验结果表明,GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁的胶合界面优化处理工艺为:GFRP表面不作处理;木材与竹材表面分别预先以2.5、1.25m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离子体处理,随即以150g/m~2的涂布量涂布HMR。试材的浸渍剥离率、煮沸剥离率、干剪强度、湿剪强度及木破率均满足结构用集成材国家标准GB/T 2689%—2011中关于使用环境3的要求。     

不同胶黏剂不同树种结构用集成材胶合性能的研究

分别采用LX1-1、KR-134、S309和RF-C05 4种胶黏剂依次胶合欧洲云杉、欧洲赤松、兴安落叶松木材层板,制备成对应的结构用集成材。再依照GB/T26899—2011《结构用集成材》和GB/T 50005—2003《木结构设计规范》国家标准对制得的试样进行检测。实验结果表明,4种胶黏剂的胶合性能存在较大的差异:1)剥离率:4种胶黏剂在胶合欧洲云杉、赤松2种集成材时,浸渍剥离率均满足国标要求,但KR-134和RF-C05在第二次煮沸剥离率均未能满足国标。在胶合落叶松集成材时,LX1-1、KR-134在浸渍时剥离能满足国标要求,煮沸剥离未能满足国标要求,S309和RF-C05 2种剥离率均不满足国标。2)剪切强度和木破率:除S309落叶松集成材的湿剪强度和木破率均未能达到标准要求外,LX1-1、KR-134和RFC05胶合欧洲云杉、欧洲赤松和落叶松结构用集成材试样的湿剪强度均在3.9MPa以上,干剪强度均在5.9MPa以上,且木破率均大于75%,满足国标相关要求。3)LX1-1型异氰酸酯胶黏剂在胶合性能上优于其他3种胶黏剂,且兴安落叶松相比较其他2种木材,更加难以被胶粘。     

基于C语言的结构用集成材木梁抗弯刚度模型研究

基于平行轴定理,采用变换截面法建立结构用集成材木梁的抗弯刚度C语言可执行程序模型,并通过足尺木梁的抗弯力学性能试验验证模型的有效性。本试验根据木材抗弯弹性模量测定方法国家标准（GB/T 1936.2—2009）中的相关要求,测定层板木材的抗弯弹性模量并将其导入C语言程序模型,得到梁体抗弯刚度的模型理论值。依据结构用集成材国家标准（GB/T 26899—2011）对木梁进行四点抗弯测试并实时采集梁体跨中挠度、荷载数据,得到梁体抗弯刚度的实测值。对比梁体抗弯刚度的模型理论值与实测值,得出其平均相对误差率为3.89%。结构用集成材木梁抗弯刚度模型的建立应充分考虑梁体自身的构造缺陷,以综合层板的力学性能变异性及尺寸效应等影响因素,合理引入修正系数,提高模型的准确度与适用性。     

等离子体处理对BFRP增强结构用集成材胶合性能的影响

通过改变空气等离子体设备的功率、离子焰口距离、传送速度,对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)表面进行等离子体处理,并将处理后的BFRP与樟子松进行胶合。经等离子体处理后板材胶合性能明显改善,达到了标准要求。通过SEM、FTIR等方法对处理后BFRP进行分析,初步解释了等离子体处理能提高胶合性能的原因:等离子体处理BFRP后,材料表面发生化学变化,且对表面起到刻蚀作用,从而使BFRP表面化学与物理性能得到改善。     

不同单元形态木材增强重组竹结构材料抗弯性能的研究

根据混杂复合材料理论,探讨将几种不同单元形态的木材:木束、木刨花和木纤维与重组竹的基本单元--竹束,采用均匀混杂方法制备增强型重组竹结构材料的可行性,研究木束-竹束、木刨花-竹束以及木纤维-竹束的混杂比对增强重组竹结构材抗弯性能的影响.结果表明:与重组竹相比,当刨花-竹束以及纤维-竹束混杂比分别为10%、5%时,在垂直加载和水平加载方向上竹木复合重组结构材料的静曲强度和弹性模量综合增强效果最为明显,而随着木束-竹束混杂比增加,木束增强重组竹结构材料的弹性模量和静曲强度呈现先下降再上升的趋势,当混杂比为33%时负增强效应最大.     

结构用竹集成材物理力学性能研究

测定结构用竹集成材及其竹指接集成材的主要物理力学性能,并将测试结果与几种人工林单板层积材以及常见建筑用材种的相关性能进行比较.结果表明:竹集成材的水平剪切强度、静曲强度以及弹性模量等力学性能非常优越,浸渍剥离性能较差.     

GFRP筋增强胶合木梁抗弯性能研究

为研究内嵌GFRP筋增强胶合木梁的抗弯性能,制作了11根铁杉胶合木梁,依据欧洲BS EN 408标准,对其进行四点弯曲加载试验。试验参数包括:开槽位置、槽口数量及槽口形状。试验结果表明:对胶合木梁开槽会使胶合木梁的抗弯性能显著下降,而圆形槽口对于木材的破坏程度小于方槽;同时在受拉区和受压区对胶合木梁增强,其效果比单独在受拉区增强的效果更好,极限荷载和延性系数分别提高了5.88%、16.85%;仅在木梁受拉区增强时,增加GFRP筋的数量,除了延性得到改善外,刚度和极限承载能力均降低;采用圆形槽口增强时,其增强效果优于用方槽对胶合木梁的增强。     

应力波法应用于结构集成材抗弯性能预测的可行性研究

采用应力波无损检测方法测试了结构集成材的动态弹性模量,并分析了动态弹性模量与抗弯强度之间的关系。结果表明,动态弹性模量与静态弹性模量和抗弯强度之间存在线性关系。     

应力波法评价结构用指接材的抗弯性能

采用应力波无损检测方法测试落叶松、樟子松结构用指接规格材的动态弹性模量,并建立了动态弹性模量与抗弯强度的线性关系。研究结果表明,动态弹性模量与静态弹性模量和抗弯强度之间存在线性相关性。     

结构用集成材落叶松层板指接工艺

【目的】研究指榫对接所需端向压力(指接压力)与榫型参数和嵌合度的关系,探讨榫型、嵌合度、指接压力对指榫胶接力学性能的影响规律,以获得较佳的指榫胶接工艺。【方法】采用5种不同型号的指榫铣刀,分别将兴安落叶松层板的一端加工成具有不同嵌合度的垂直型指榫,将两指榫对接并在力学试验机上加压至齿顶和槽底紧密接触,读取其压力值(各种榫型和嵌合度的试件各10对),研究指榫对接所需端向压力(指接压力)与榫型参数和嵌合度的关系;对指榫进行手工涂胶(双面施胶,施胶量为180 g·m-2),根据测试得到的指接压力对各种榫型和嵌合度的开榫木板进行对接加压胶合,试件放置24 h后按照GB/T 26899—2011《结构用集成材》中5.3.3抗弯试验方法 C和5.4抗拉强度试验测试指接部位的弹性模量、静曲强度和抗拉强度(各种榫型和嵌合度的试件各10个,一半用于测试静曲强度和弹性模量,另一半用于测试抗拉强度),探讨榫型、嵌合度、指接压力对指榫胶接力学性能的影响规律,获得较佳的指榫胶接工艺。【结果】指接压力受嵌合度的影响十分显著,随嵌合度的增大而显著增大,但各榫型下嵌合度与指接压力的关系不尽相同,同时受榫齿长、榫齿角、齿距和槽底宽等影响;各种榫型下嵌合度对指接力学性能(抗拉强度、静曲强度和弹性模量)的影响有很大差别,但仔细比较各榫型嵌合度下的指接压力与抗拉强度、静曲强度和弹性模量的关系可以发现,当指接压力在8~15 MPa时各榫型都有较大的力学强度,且该值随榫齿长度的增加而基本上呈比例地增大。【结论】1)指榫胶接所需指接压力随嵌合度的增大而显著增大,且榫齿角和槽底宽度较小时更加显著;指接压力随榫齿长度的增加而增大;指接压力与嵌合率基本上呈正比,其斜率随榫齿角的增大而减小。2)各榫型的指接强度随榫齿长度的增加而增大;指接压力过小或过大其指接强度均下降,指接压力在8~15 MPa时各榫型都呈现较大的力学强度。3)短齿榫型产生最大指接强度的嵌合度比长齿榫型的大,榫长9和27 mm的榫型产生最大指接强度的嵌合度分别约为0.2和0.1 mm。4)从安全和经济2方面综合考虑,兴安落叶松层板的较佳指接工艺为:榫齿角9.8°、榫齿长15~20 mm、齿槽底宽0.8~1.2 mm、指接压力10~15 MPa、嵌合度0.12~0.20 mm(榫齿较长时嵌合度取较小值)。     

结构用集成材在木结构建筑中的应用

归纳分析锯材类和复合材料类结构用集成材(Structural Glued Laminated Timber)的种类及特点,论述我国结构用集成材在工艺技术、理化性能、力学性能以及标准修订等四个方面的研究进展,介绍结构用集成材在国内外建筑工程中的应用。     

GFRP筋增强胶合木梁抗弯性能研究北大核心

为研究内嵌GFRP筋增强胶合木梁的抗弯性能,制作了11根铁杉胶合木梁,依据欧洲BS EN 408标准,对其进行四点弯曲加载试验。试验参数包括:开槽位置、槽口数量及槽口形状。试验结果表明:对胶合木梁开槽会使胶合木梁的抗弯性能显著下降,而圆形槽口对于木材的破坏程度小于方槽;同时在受拉区和受压区对胶合木梁增强,其效果比单独在受拉区增强的效果更好,极限荷载和延性系数分别提高了5.88%、16.85%;仅在木梁受拉区增强时,增加GFRP筋的数量,除了延性得到改善外,刚度和极限承载能力均降低;采用圆形槽口增强时,其增强效果优于用方槽对胶合木梁的增强。     

CFRP体外预应力筋锚固装置受力性能的试验研究

锚固装置是既有桥梁结构体外预应力加固体系中的重要组成部分,安全性及可靠度要求高,具有受力性能复杂及非线性程度高等特点,理论分析难度大.为研究CFRP体外预应力筋加固梁中锚固装置的实际受力性能,掌握锚固装置的可靠程度,本文通过试验分析手段,在CFRP体外预应力筋张拉阶段及试验梁加载破坏过程中,对直线型锚固装置锚固齿板应变和高强螺栓螺杆应变进行了测试,并对应变及变形参数等试验结果进行了详尽的理论分析.试验结果表明采用的锚固装置是安全可靠的,可以满足要求.通过试验分析,掌握了锚固齿板及高强螺栓螺杆的受力特点及提高锚固装置安全性的方法,为CFRP体外预应力筋锚固装置的设计及施工提供参考.     

不同结构杨木单板层积材的蠕变和抗弯性能

本文研究了单板层积材(LVL)的压缩率、结构形式和增强方式对其蠕变特性、弹性模量以及静曲强度的影响。研究表明：在本研究范围内，提高LVL的密度和合理组坯是改善其力学性能和蠕变特性的较好途径；采用浸胶单板可适当改善LVL的力学性能；LVL的蠕变特性曲线同木材的相似，但其瞬时挠度一般大于瞬时弹性恢复值；通过提高LVL的静曲强度和弹性模量有望改善其蠕变性能。     

碳纤维增强重组竹梁的抗弯性能

研究了重组竹梁在碳纤维增强聚合物(CFRP)两种加固方法后的抗弯承载力特性和破坏模式,第一种加固方法为仅在重组竹梁受拉区的底部粘贴CFRP,第二种加固方法为在重组竹梁受拉区的底部和所有指接位置均粘贴碳纤维布,对加固后的重组竹梁进行竖向荷载作用下的静力加载抗弯试验。试验结果表明:重组竹梁经过第一种方法加固后,其极限承载能力比加固前提高了14.0%,对于挠度达到其正常使用的极限状态时的承载能力比未加固前的重组竹梁提高了6.5%;第二种加固方法与第一种相比,其极限抗弯承载能力并未得到提升,反而有所下降,但是对于挠度达到其正常使用的极限状态时的承载能力比加固前提高了19.6%。使用CFRP底部加固后,重组竹梁的抗弯承载力和变形性能相比加固前得到了明显的改善。     

玄武岩纤维增强结构用胶合板弯曲性能的研究

通过对比普通结构用胶合板和玄武岩纤维增强结构用胶合板的弯曲性能,探讨了纤维布层数及等离子体和KH550偶联剂这两种纤维布表面处理方式对其增强结构用胶合板性能的影响,说明了采用玄武岩纤维布增强结构用胶合板的可行性。结果表明：经过玄武岩纤维布（BF）增强后杨木和桉木胶合板的静曲强度分别提高60 MPa和70 MPa以上;低配筋率产品弯曲性能更优;低温等离子处理后玄武岩纤维布制成的纤维增强结构用胶合板弯曲性能得到大幅度提高。     

家具用竹集成材涂料渗透性微观结构分析

家具用竹集成材通常选用平压板和侧压板两种结构,笔者选用3种不同的涂料涂饰竹家具表面,通过扫描电镜观察竹片与竹集成材的微观构造、涂料渗透的微观形貌,研究不同涂料对家具用竹集成材渗透性的影响。结果表明:涂料在家具用竹集成材平压板和侧压板渗透性能不同,在侧压板上的渗透性优于平压板;不同涂料在竹集成材上的渗透深度不同;竹集成材表面擦色处理后涂料易渗透,涂料渗透深度明显提高,平压和侧压板分别提高了81%和150%。在实际生产中,可根据家具用途、漆膜要求选择合适的涂料。