格鲁斑胶合竹低温力学性能试验与有限元分析

为明确在严寒地区胶合竹的低温力学性能,文中通过静曲试验研究了薄篾格鲁斑胶合竹(绝干状态与气干状态)在低温状态下(-80~20℃)与冻融循环后的低温力学性能,并通过ABAQUS有限元分析,模拟了薄篾格鲁斑胶合竹气干材在低温状态下的破坏过程。结果表明薄篾格鲁斑胶合竹在北方寒冷地区气温范围内能保持良好的力学性能。随着温度下降,薄篾格鲁斑胶合竹气干材抗弯强度逐渐增大,直到-80℃发生大幅降低,而绝干材的抗弯性能基本保持不变。冻融循环对格鲁斑胶合竹的力学性能影响较小,格鲁斑胶合竹力学性能降低与低温状态下胶黏剂的强度降低有密切关系。为格鲁斑胶合竹在严寒地区推广提供有利的技术支撑。

竹木材料的低温力学性能研究

基于可持续发展的需要,建筑等领域中的竹木材料应用逐渐增加。为探究不同含水率的竹木材料在低温环境下应用潜力,主要研究了两种含水率(绝干状态、气干状态)的厚篾glubam工程竹和SPF规格材(云杉-松-冷杉)在低温环境下(-196~20℃)与经历冻融循环后的抗弯性能。通过静曲试验分别测量了两种材料在低温状态下与经过单次冻融循环后的弹性模量和抗弯强度,旨在为竹木材料在寒冷地区的结构设计提供依据。结果表明:厚篾glubam和SPF在低温环境下的力学强度变化规律较为复杂,但均表现出良好的抗弯性能,其中各组厚篾glubam在-50℃均出现峰值强度,较常温有明显强度提升。相比于含有一定水分的气干材,绝干材的性能变化幅度较小。

结构用胶合竹力学性能试验研究

格鲁斑胶合竹是一种天然竹纤维增强复合材料,为研究其受拉、受压、受弯及受剪等基本力学性能,综合参考《木材物理力学性能试验方法》、《木材无疵小试样的试验方法》等,进行了格鲁斑胶合竹材力学性能试验,得到了格鲁斑胶合竹抗压强度、弹性模量、抗弯强度、抗剪强度值,通过分析获得了较高拟合优度的抗拉强度和弹性模量与荷载-主纤维角度变化关系的指数拟合曲线。试验结果同时指出冷压胶合面对格鲁斑胶合竹材抗压强度有较强的削弱作用。最后,在对胶合竹结构设计方法讨论的基础上,给出了以中国木材容许应力设计方法为基础的格鲁斑胶合竹的容许设计应力建议值,并与其他几种胶合木材料进行了对比,表明格鲁斑胶合竹材能够满足建筑结构对材料主要力学性能的要求。

胶合竹-混凝土复合式凹槽连接性能的试验研究

组合界面剪力连接件的选择和性能是决定胶合竹-混凝土组合梁性能的关键因素。设计一种胶合竹梁与混凝土板的复合式凹槽连接方式,进行15组植筋锚固抗拔试验和3组剪切-滑移试验,测量植筋锚固承载力、荷载-滑移曲线、抗滑刚度等主要力学指标。研究表明:液体胶黏剂对格鲁斑的渗透性更好,植筋锚固强度也更高,但植入的螺杆存在一个最优直径,且其锚固力的标准化强度基本不随植入深度变化;抵承面是否设置倾角,对胶合竹-混凝土组合试件的抗滑移性能无实质性影响,胶合竹-混凝土组合梁无需设置倾角;在胶合竹梁侧面打钉,可以有效防止组合试件的分层开裂,并显著提高承载力;与同类型胶合木-混凝土组合梁比较,采用复合式凹槽连接的胶合竹-混凝土组合试件,在延性得到提高的同时,具有较高的抗滑移性能,但破坏模式具有其自身特点,需要进一步的研究。

典型胶合竹剪切强度试验研究

针对4∶1典型纤维配比的格鲁斑胶合竹材进行面内剪切与面外剪切试验,通过研究相关的规范和结合材料本身的特性以及参考《木材物理力学试验方法》、ASTM D 143-94《木材无疵小试件的试验方法》等制定了剪切试验的夹具与试验方法,并得到面内剪切与面外剪切的强度平均值,同时利用统计学相关知识对剪切试验数据进行分析,发现:Weibull分布能较好地描述面外剪切的分布规律,正态分布能较好地满足面内剪切的分布特点。试验结果表明:加载方式与纤维的排列对格鲁斑胶合竹材的剪切强度影响较大。通过与其他几种常见建筑材料比较,表明格鲁斑胶合竹材能够满足剪切强度的要求。

现代竹结构的研究现状和展望

现代竹结构是一种新型的结构体系,相比于钢结构和混凝土结构体系,其最大的不同在于采用天然竹材为原材料,与北美等工业化国家和地区广泛使用的木结构类似,更加低碳、环保。现代竹结构主要采用现代胶合技术使空心圆竹成为基于竹纤维的复合材料,从而适合采用类似现代木结构的设计和施工方法,且材料和结构性能可以通过现代试验方法进行检测验证。国内外不少研究者在现代竹结构的研究方面做了比较系统的工作,现代竹结构作为一种新型结构体系的轮廓逐渐显现。通过分析该体系的发展过程,总结相关研究内容,对现在竹结构体系在装配式活动板房、轻型竹结构房屋、大空间框架体系和桥梁方面的应用实例进行介绍,并对现代竹结构的发展现状及其优缺点进行分析和总结。现代竹结构的发展进展表明现代竹结构体系在土木工程这一领域将大有可为。