新型自攻螺丝修复纵裂木柱抗压性能（英文）

目的:受压纵裂木柱缝端应力集中会引起裂缝发展和两侧木材协同工作性能下降,并削弱木柱抗压承载力。以试验和数值模拟探讨轴压和偏压作用下纵裂木柱抗压承载力的下降规律,分析自攻螺丝的修复机理,推导纵裂木柱修复临界值和最优螺丝间距。创新点:1.以自攻螺丝实现纵裂木柱抗压承载力快速有效和不影响外观的修复目标;2.以试验和数值模拟推导纵裂木柱承载力显著下降而需修复的临界值以及自攻螺丝间距的最优取值。方法:1.通过带纵缝木柱抗压试验研究纵缝及自攻螺丝对木柱承载力的影响;2.运用精细化有限元数值模拟方法,基于清样小试件木材力学测试结果,建立带纵缝木柱有限元模型;3.运用有限元模型开展参数分析,归纳整理纵缝宽度及自攻螺丝间距等主要参数对木柱承载力修复效果的影响。结论:1.纵裂木柱抗压承载力下降主要由缝端应力集中引起的裂缝开展和缝两侧木材协同工作性能下降引起;2.新型自攻螺丝垂直裂缝方向贯入可实现有效拉结,从而延缓裂缝开展和恢复木材协同工作性能;3.纵裂木柱承载力下降比率和自攻螺丝修复率均随裂缝宽度的增加而增加;4.本文中30 mm的柱中裂缝宽度可导致木柱承载力下降超过10%,因而可作为修复的临界值,而100 mm的自攻螺丝间距可基本实现100%的承载力修复,因而可作为最优螺丝间距。

自攻螺丝修复纵向开裂木柱试验研究

通过对6组共30根木柱开展足尺轴压和偏压试验,研究沿垂直木材裂缝方向打入的新型自攻螺丝对纵向开裂木柱抗压承载力的修复效果。试验结果表明,自攻螺丝能够拉结裂缝两侧的木材,使其在荷载作用下协同变形、共同承载直至构件发生弯曲破坏。研究还表明,纵裂未修复的木柱的轴压和偏压承载力由于纵向裂缝的存在而分别降低了17.1%和6.1%,而经自攻螺丝修复后木柱轴压和偏压承载力的修复系数分别达到了80.7%和162.3%,即由开裂而引起的木柱的轴压和偏压承载力的下降值的80.7%和162.3%可通过采用自攻螺丝得到补偿。