裂纹损伤实木梁抗弯承载性能

为探索裂纹损伤对实木梁承载性能的影响规律,采用力学试验法研究了预制裂纹木梁的承载性能,并运用碳纤维浆料对木梁裂纹损伤进行了修复探索。结果表明:裂纹深度是裂纹损伤木梁抗弯承载性能削弱的重要影响因素。当裂纹位于木梁两侧中心位置时,裂纹深度为1/9,2/9及1/3截面宽度木梁的抗弯强度及初始刚度相对无损伤木梁分别下降了9%,24%,29%和6.4%,14.7%,26.3%。当裂纹深度为1/3截面宽度时,裂纹深度大,木梁损伤严重,裂纹位于下部时木梁抗弯强度及初始刚度较完好木梁分别下降了44%和39.7%。裂纹深度大会使裂纹位置上下部分木材联系减少,木梁整体协调性减弱,不同裂纹位置木梁极限承载力影响因素多,但差值较小,均在8%以内。采用微尺度碳纤维浆料修复裂纹可大幅改善木梁的裂纹损伤,修复后其抗弯承载性能得到大幅提升,其抗弯强度和初始刚度分别提升了69%和59%,修复木梁破坏模式由裂纹位置剪切破坏转变为较为常见的受弯破坏。推导的裂纹损伤木梁承载力模型所预测的裂纹损伤程度的变化规律与试验结果几乎一致,可用于预测裂纹损伤木梁极限承载力衰减趋势。

木构件裂纹特征及碳纤维浆料修复评价

为在不影响美观的前提下解决木构件狭小裂缝的修复问题,以木构件裂纹为研究对象,运用湿态流动性及渗透性较好的碳纤维浆料填充注入法对其进行修复,并对裂纹损伤修复性能进行评价,探索木构件裂纹损伤修复与增强的一种新的技术手段。结果表明:木构件自然开裂裂纹顺纤维方向产生,并沿径向向内发展且裂纹开口逐渐减小。裂纹壁面外侧平滑无毛刺,里侧存在细小纤维粘连。微观图显示裂纹断口清晰平整,大多发生轴向管胞胞间层间破坏,轴向管胞本身结构相对完整。外力作用引起的断裂裂纹壁面凹凸不平,部分存在不规则木纤维断裂薄层。微观图显示裂纹横穿轴向管胞细胞壁,多数轴向管胞被强行拉断,结构破损严重,断口粗糙。裂纹创面修复后构件的断裂峰值荷载和断裂能均有提高,其中,0.5 mm碳纤维浆料修复组最为显著,其峰值荷载及断裂能相对未修复组分别提高69.62%和107.02%。锯切法预制裂纹可释放木构件部分内应力,切口断面呈梯形,外层宽内层窄。预制裂纹中碳纤维浆料填充彻底,浆料与裂纹壁面结合牢靠。浸水处理及高温热处理均未导致裂纹修复创面出现分层或结合不牢的现象,裂纹中碳纤维浆料固化密实、稳定。