木梁適宜性加固技術(shù)的試驗(yàn)研究與分析.pdf

1、古建筑木結(jié)構(gòu)是我國重要的歷史文化遺產(chǎn)，需要精心保護(hù)。在經(jīng)歷數(shù)百年的歲月洗禮后，木結(jié)構(gòu)常常存在各種損傷，如腐朽、蟻蛀等。為了盡可能保留歷史信息，去除構(gòu)件損傷嚴(yán)重的部分、將輕微損傷部分與新構(gòu)件拼接，比更換全部構(gòu)件更有利于文物保護(hù)。木梁構(gòu)件的傳統(tǒng)拼接方法以對拉螺釘與鋼板組合使用為主。實(shí)施簡便快捷，在古建筑木結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)拼接加固方法會對原有木構(gòu)件產(chǎn)生較大的損壞，這與文物保護(hù)的初衷是相違背的。因此出于對建筑遺產(chǎn)保護(hù)的需要，提出了之前沒

2、有被廣泛研究的外包矩形鋼管拼接法。希望通過對該種新型木梁拼接加固方法的試驗(yàn)研究與分析為之后古建筑木梁適宜性加固保護(hù)工作提供參考。
　　為了研究使用外包方鋼管拼接法拼接木梁的抗彎性能，本文通過對拼接節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)了7組15根尺寸均為150mm×200mm×2300mm的木梁構(gòu)件（其中完整梁3根，其余均為在跨中對接的拼接梁）進(jìn)行4點(diǎn)加載受彎試驗(yàn)。通過劃分完整梁、不同拼接榫頭長度、不同幫頭長度及接頭是否注膠4個對比試驗(yàn)組，研

3、究不同節(jié)點(diǎn)參數(shù)對構(gòu)件抗彎力學(xué)性能的影響。加載試驗(yàn)結(jié)果表明:在構(gòu)件尺寸、試驗(yàn)條件相同的情況下，幫頭長度較短時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生脫榫破壞;當(dāng)幫頭長度增加到一定長度時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生折斷破壞;榫頭長度的變化對破壞形態(tài)的影響較小;拼接構(gòu)件的承載力小于完整試件（最高只達(dá)到原有的48％）;保持其他條件相同時(shí)，隨著榫頭長度與幫頭長度的增長，構(gòu)件拼接后承載力與剛度均有所上升;通過對拼接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行注膠，可以顯著的提高拼接梁的承載力與剛度。但注膠操作是不可逆轉(zhuǎn)的，會永久的

4、改變節(jié)點(diǎn)區(qū)域的木材性質(zhì)，在提高剛度的同時(shí)也使木材變脆。
　　借助ABAQUS有限元軟件建立拼接木梁的有限元模型進(jìn)行數(shù)值模擬，將試驗(yàn)實(shí)測值與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了使用ABAQUS數(shù)值模擬分析拼接梁構(gòu)件受彎性能的可行性及可靠性。在此基礎(chǔ)上，使用實(shí)測材性平均值排除木材材性離散性對數(shù)值模擬的影響進(jìn)行節(jié)點(diǎn)變參數(shù)分析。通過變參數(shù)分析模擬結(jié)果歸納出木梁外包矩形鋼管拼接節(jié)點(diǎn)的受力特點(diǎn)，推導(dǎo)木梁外包矩形鋼管拼接節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力計(jì)算公式。