竹集成材單向偏壓構(gòu)件力學(xué)性能分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、竹集成材是由原竹經(jīng)工業(yè)化加工而成，在物理性能上優(yōu)越于傳統(tǒng)木材、綠色環(huán)保方面優(yōu)于混凝土、砌體等傳統(tǒng)建筑材料的一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦徒ㄖ牧?。目前，?duì)于竹集成材的研究仍不夠成熟，多數(shù)研究主要針對(duì)材料的基本力學(xué)性能和構(gòu)件軸心受壓性能、抗彎性能等，對(duì)于竹集成材柱偏心受壓性能的研究幾乎沒(méi)有。在實(shí)際結(jié)構(gòu)工程中，極少有理想的軸心受壓構(gòu)件，即使是按軸心受壓設(shè)計(jì)的構(gòu)件，也會(huì)因偶然的橫向荷載、支座條件不理想或施工制作的偏差等情況而出現(xiàn)附加彎矩。因此，研究竹

2、集成材偏壓構(gòu)件基本力學(xué)性能顯得十分有意義。
　　本文首先通過(guò)試驗(yàn)研究了材料的軸向拉壓力學(xué)性能，結(jié)果表明:竹集成材抗拉強(qiáng)度為119.19 MPa，彈性模量為10.02GPa;抗壓強(qiáng)度為51.41MPa，彈性模量為8.71GPa，比例極限為34.43MPa。軸拉破壞為脆性破壞，應(yīng)力-應(yīng)變呈線性關(guān)系;軸壓破壞為塑性破壞，應(yīng)力-應(yīng)變初始呈線性關(guān)系，隨后呈明顯的非線性關(guān)系。軸壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分為兩個(gè)階段:小變形彈性階段和大變形塑形階段。文

3、章根據(jù)此現(xiàn)象采用分段函數(shù)對(duì)竹集成材單軸向拉壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型。受拉和受壓的比例階段均采用直線，受壓的塑性段采用二次拋物線，模型與試驗(yàn)曲線吻合良好。
　　其次，參考《木結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)了三種不同的長(zhǎng)細(xì)比竹集成材構(gòu)件，研究其在不同初始偏心距下的力學(xué)性能。分析發(fā)現(xiàn):當(dāng)初始偏心距一定時(shí)，隨著長(zhǎng)細(xì)比的增加，變形增大，承載力降低;當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比一定時(shí)，隨著初始偏心距的增加，承載力逐漸減小，變形逐漸增加，二階彎矩增加。三種不同長(zhǎng)細(xì)比試

4、件，在偏心荷載作用下，最終都會(huì)因?yàn)閭?cè)向位移很大而出現(xiàn)類似于受彎破壞，且破壞出現(xiàn)于受拉側(cè)。但在整個(gè)變形過(guò)程中，試件截面始終保持水平，符合平截面假定，而試件的變形曲線與二次多項(xiàng)式函數(shù)吻合良好。
　　最后，對(duì)竹集成材的偏壓承載力作理論分析。根據(jù)不同模量理論，推導(dǎo)出竹集成材偏壓破壞時(shí)撓曲線符合二次多項(xiàng)式函數(shù);結(jié)合試驗(yàn)現(xiàn)象，以破壞時(shí)拉壓邊緣是否達(dá)到極限應(yīng)變?yōu)槠茐臏?zhǔn)則，提出大偏壓和小偏壓兩種分析模型，并對(duì)小偏壓下側(cè)向撓度進(jìn)行修正，求出不同長(zhǎng)細(xì)