古建筑七架梁缺陷安全性影响数值模拟研究

【目的】七架梁作为大型木结构古建筑的主要承重构件,其承载力安全性直接影响古建筑木结构整体的安全性。由于周围环境和使用长久等原因造成木梁出现不同程度的缺陷,会影响木梁弯曲拉应力和剪切应力的分布,进而影响其承载力安全性。因此,研究不同缺陷类型、尺寸、位置对古建筑七架梁承载力安全性的影响很有必要。【方法】采用Abaqus有限元软件模拟计算梁上存在的裂纹、腐朽和空洞等不同缺陷时的应力分布状态,通过量化缺陷大小和缺陷位置,对不同残损因素进行单参量数值模拟分析,确定带有缺陷木梁的最大工作应力位置,分析木梁破坏的敏感位置,探究木梁承载力安全性的变化规律。【结果】不同缺陷类型对七架梁安全性的影响不同,外部腐朽对七架梁承载力的影响最大,空洞缺陷次之,裂纹缺陷的影响相对最小;对于弹性阶段的受弯木梁而言,缺陷位于两下金瓜柱之间的受拉区域时,对七架梁承载力安全性的影响程度最大;不同缺陷大小对七架梁承载力的影响不同,随着木梁开裂深度、腐朽区域深度、空洞缺陷大小的增加,木梁安全性逐步降低。【结论】局部缺陷的存在会降低七架梁安全性。数值模拟结果可以精确算出木梁最大拉应力值,是定量研究缺陷对七架梁安全性影响和确定七架梁安全性监测位置点的良好方法。