體內(nèi)預(yù)應(yīng)力膠合木梁短期受彎性能研究.pdf

1、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑主要以膠合木梁和柱等為主要受力構(gòu)件，膠合木梁的受彎破壞大都是受拉脆性破壞形式，受壓區(qū)木材強(qiáng)度得不到充分利用。為改善和提高膠合木梁的受力性能，國(guó)內(nèi)外研究人員不斷嘗試和探索利用金屬材料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等對(duì)膠合木梁進(jìn)行增強(qiáng)，并取得了較好的效果。然而經(jīng)增強(qiáng)后的膠合木梁依然存在如下問(wèn)題:1）增強(qiáng)材料強(qiáng)度較高，但一般得不到充分利用;2）木梁的極限狀態(tài)主要受變形控制，其木材強(qiáng)度得不到很好地發(fā)揮。而對(duì)膠合木梁受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，可以降低膠

2、合木梁跨中撓度，提高其極限承載力、剛度及延性等，增強(qiáng)材料及木材強(qiáng)度也能得到更充分利用。鑒于上述情況，研究預(yù)應(yīng)力膠合木梁的受彎性能具有重大意義。
　　本文以體內(nèi)預(yù)應(yīng)力膠合木梁為研究對(duì)象，對(duì)其開(kāi)展了受彎試驗(yàn)研究、有限元軟件ABAQUS平臺(tái)上的有限元分析以及基于截面法的理論分析，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分:
　　(1)從預(yù)應(yīng)力膠合木梁的受彎性能、蠕變及預(yù)應(yīng)力損失等角度，總結(jié)和回顧了國(guó)內(nèi)外學(xué)者在預(yù)應(yīng)力膠合木梁研究領(lǐng)域的主要工作與成果。

3、
　　(2)以有限元軟件ABAQUS為平臺(tái)，對(duì)體內(nèi)預(yù)應(yīng)力CFRP筋增強(qiáng)膠合木梁受彎試驗(yàn)進(jìn)行模擬分析，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證有限元分析方法的有效性。
　　(3)對(duì)15根膠合木梁的受彎性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其中包括1組3根普通膠合木、1組3根直線形有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力膠合木梁、2組各3根拋物線形有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力膠合木梁以及3組各1根拋物線形無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力膠合木梁。結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力膠合木梁的破壞模式主要表現(xiàn)為受壓屈服破壞，且破壞

4、時(shí)木纖維極限拉、壓應(yīng)變均有極大提高;相比普通膠合木梁，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力膠合木梁的極限承載力提高了29.9～50.1％，剛度提高了27.2～30.8％，延性系數(shù)提高了32.8～48.0％;無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力膠合木梁極限承載力提高了23.7～32.3％,剛度提高了17.3～20.4％,延性系數(shù)提高了24.8～25.6％。
　　(4)以體內(nèi)預(yù)應(yīng)力膠合木梁為考察對(duì)象進(jìn)行有限元模擬，分析了其破壞模式、荷載-位移曲線以及應(yīng)力分布，并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)

5、現(xiàn)有限元分析軟件ABAQUS對(duì)體內(nèi)預(yù)應(yīng)力膠合木梁的模擬分析在極限承載力、抗彎剛度、跨中最終撓度和跨中反拱高度等四個(gè)方面均取得較好的效果。
　　(5)對(duì)體內(nèi)預(yù)應(yīng)力膠合木梁的受彎性能進(jìn)行了理論分析。推導(dǎo)了體內(nèi)預(yù)應(yīng)力膠合木梁的極限承載力、剛度以及破壞判別模式的計(jì)算公式，最后與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)結(jié)果匹配良好;定義了有效張拉力的上、下限值，并給出了有效張拉力上、下限值的解析解的表達(dá)形式;最后分析了有效張拉力與抗彎承載力的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)木材順紋