毛竹杆纯弯构件受力性能试验研究

为研究毛竹杆的受弯性能,先对取自10根毛竹的40组竹条标准材性件进行抗弯试验,得到其破坏模式和抗弯强度;再对直径为90、120 mm,跨距为3000、3600 mm的24根毛竹杆进行弯曲试验,研究其荷载—位移曲线、初始抗弯刚度、极限承载力、挠度、破坏模式等相关力学性能;理论推导毛竹梁破坏受压区高度及受拉区边缘应力。结果表明:毛竹梁跨距变化对挠度的影响大于直径变化对挠度的影响,毛竹梁直径越大、跨距越小,初始抗弯刚度越大;根据试验数据,按弹性理论计算出毛竹杆受弯破坏时的受压区高度在3R/2处,在小挠度条件下,毛竹梁受弯符合平截面假定,大挠度条件下,截面受压区高度上移,计算出的破坏边缘拉应力与平截面假定计算的结果不一致,建议毛竹梁受弯破坏弯矩按上边缘顺纹抗压强度达到最大进行计算。

重组竹结构的研究现状与工程应用

重组竹不仅保留了原竹轻质高强、生态环保等优点,而且摒弃掉其原态性能不稳定、耐久性差等缺点,是一种理想绿色高强竹基材料,作为建筑材料引入现代结构中具有无可比拟的优势,符合国家大力发展竹产业、倡导节能减排的政策方针,应用前景广阔。然而现阶段重组竹结构的研究和应用明显滞后。基于此,归纳总结重组竹从制备、材料、构件、节点到结构体系的研究和发展现状,以层层递进的方式分析制约重组竹结构发展和应用的关键技术问题,为其后续研究指明方向。结果表明,重组竹结构基础研究不够深入,分散不成体系,已颁布实施的四部标准虽已初步构建起重组竹结构的技术标准体系,但试验和理论数据支撑尚显不足,条文多参考木结构规范而来,且均为团体标准,尚待进一步修正完善,进而建立起国家或行业标准。此外,现有研究集中于毛竹基重组竹,需进一步开展系统研究。

足尺毛竹梁长期蠕变性能研究

为研究足尺毛竹梁的长期蠕变性能,分析了已有的试验数据,进一步探究毛竹梁在长期荷载作用下的蠕变规律。从微观层次分析了竹材蠕变性能随环境湿度、温度变化而改变的机理;以强度储备、蠕变速率以及相对挠度作为控制指标,评估了毛竹梁的蠕变性能;对毛竹梁蠕变模型开展了适用性研究,并基于蠕变模型的挠度预测给出了毛竹梁的建议应力比。结果表明:环境中湿度和温度的变化会引起竹材的物理性质发生变化,从而改变竹材的蠕变性能;应力比较小的毛竹梁蠕变性能总体上符合工程使用要求;将Burger模型中表征黏性变形的线性函数改进为幂函数,改进的Burger模型结合了Burger模型和幂律模型的特点,能更好地模拟毛竹梁的蠕变性能。最后,基于蠕变模型的长期变形预测值,建议了毛竹梁应力比不应大于0.50,以防止原竹建筑在50年的设计基准期内产生过大的蠕变变形。

毛竹压杆屈曲系数公式研究

为获得四川地区毛竹压杆更精确的屈曲系数公式,通过试验方法测定四川地区毛竹的顺纹抗压强度以及31根长细比分布较为均匀的竹压杆临界荷载,并对国内外现有的9个竹压杆屈曲系数公式进行研究。结果表明:此批毛竹顺纹抗压强度平均值约为51MPa;竹压杆的破坏是由于局部鼓曲变形和整体弯曲变形叠加,最终竹压杆管壁超过横纹抗拉强度极限值进而纵向开裂;现有竹压杆屈曲系数公式所得到的临界荷载计算值之间有所差异,与文中试验实测临界荷载值也有不同程度的差异。最后采用具有较好拟合优度的Ylinen方法,基于文中试验数据拟合提出适用于四川地区的毛竹压杆屈曲系数公式。

毛竹材强度数据统计与回归分析模型

为得到毛竹材强度关系和预估强度值,对国内已有竹材强度试验进行了整理,分别采用非参数统计法和参数统计法分析了1173个试验样本数据,回归分析得到了毛竹材顺纹抗压强度与其它强度间关系的函数模型,通过测定顺纹抗压强度预估毛竹材的其他强度。结果表明:经K-S拟合优度检验,毛竹材强度服从偏态分布较好,与对数分布、Weibull分布的拟合优度较高;有竹节顺纹抗拉强度和顺纹抗剪强度在Weibull分布假定下与顺纹抗压强度拟合效果较好;横纹抗压强度、弦向抗弯强度、竹筒顺纹抗压强度、无竹节顺纹抗拉弹性模量以及弦向抗弯弹性模量在对数分布假定下与顺纹抗压强度拟合效果较好;尽管无竹节顺纹抗拉强度在参数统计法下与顺纹抗压强度未获得较好拟合效果,但在非参数统计法下回归模型仍具有较好的精度。