Monotonic and Cyclic Pushover Tests of Wood Beam-Column Connections:Ancient Chinese Tenon Joint vs Typical and Simplified US Connections

Wood beam-column frame is a popular structural system in United States and in ancient China. Chinese wood beam-column frame structures showed better seismic resistance properties than the US ones.The tenon joint is one of the reasons.This study performed monotonic and cyclic pushover tests to understand the behavior of Chinese tenon joints versus the behavior of the commonly used US wood beam-column connections. The test results indicate that the typical US wood beam-column connection is very strong under monotonic loads.The ancient Chinese tenon joint has the best behavior under cyclic loads.

预应力腹板开洞钢-木组合梁抗弯性能研究

【目的】为了研究体外预应力腹板开洞钢-木组合梁在四点弯曲静载作用下的变形和受力性能。【方法】通过有限元软件ABAQUS建立三维实体模型,研究预应力钢绞线布置形式和洞口形状等参数对组合梁刚度、变形和承载能力的影响规律和程度。【结果】结果表明:设置预应力钢绞线可以显著提高组合梁的刚度和承载力,使折线型的初始刚度和屈服承载力分别增强41%和25%,直线型效果次之;未设置预应力的组合梁跨中洞口处容易发生应力集中和较大变形;洞口形状影响洞口区域应力重分布情况,长方形洞口底部两侧容易出现塑性铰,正方形洞口这种现象得到部分改善,圆形洞口底端钝角容易发生应力集中和变形。【结论】选择合适的预应力钢绞线布置形式和洞口形状可以显著提高腹板开洞对钢-木组合梁刚度和承载力,减少变形程度。

新型木结构梁柱节点抗震性能试验研究

为了解决目前木结构梁柱节点承载力较低,塑性与延性性能不高的问题,本文设计出一种新型的木结构梁柱连接节点,且通过设置不同轴压比、连接件尺寸等参数,制作了3个新型木结构梁柱节点试件,并对其进行了低周反复荷载试验.通过观察实验现象及分析不同试件的滞回曲线、耗能曲线,对新型木结构梁柱节点的破坏形式,耗能能力进行了研究.实验结果表明,新型木结构梁柱节点的破坏形式主要有胶面破坏,木梁拔出和木梁脆性断裂破坏两种;300型试件的极限荷载要小于500型试件的,但耗能能力要优于500型试件;轴压比为0.2的试件的耗能性能明显好于轴压比为0.3的试件,但轴压比过小也会导致节点耗能性能下降.

昆明地区室内自然环境对不同类型木质梁蠕变性能的影响

采用自研足尺寸木质梁蠕变测试系统,对昆明室内自然环境下2种实木矩形梁和3种木工字梁进行了200 d蠕变测试,并分析其含水率与相对湿度的关系.结果表明:木质梁含水率的变化明显滞后于相对湿度的变化,且其在吸湿段的滞后大于解吸段;2种实木矩形梁和3种木工字梁在低湿波动、高湿波动、湿度持续波动上升和湿度持续波动下降这4类相对湿度典型变化时段的平均蠕变速率分别为8.839×10^(-2)、1.183×10^(-2)、-1.730×10^(-2)/-3.598×10^(-2)、7.424×10^(-2)/9.007×10^(-2)mm/d,机械吸附蠕变特征明显;7条木质梁的FB90(加载90 d后蠕变挠度与加载1 min后蠕变挠度的比值)小于1.60,满足承重用梁的抗蠕变要求;实木矩形梁的抗蠕变性能优于木工字梁.

竹锚杆—木框架梁支护边坡的数值模拟

为了对竹锚杆和木框架梁的支护作用进行分析,运用Midas GTS/NX软件对竹锚杆—木框架梁支护边坡进行了数值模拟,研究了竹锚杆的轴力、剪力、弯矩以及木框架梁的弯矩。最后分析了有无竹锚杆—木框架梁支护的边坡对边坡安全系数和边坡塑性区的影响。结果表明:竹锚杆-木框架梁对黏性土边坡能够起到良好的支护效果,不会在黏性土边坡中产生潜在的滑动面,从而导致边坡发生滑动。没有竹锚杆—木框架梁支护的边坡安全系数为1.05,而有竹锚杆—木框架梁支护的边坡安全系数为1.51,竹锚杆—木框架梁对边坡的能够起到良好的加固效果,有利于边坡的稳定。

基于应变模态参数的木梁损伤识别研究

为研究基于应变模态参数识别木梁损伤的方法,文中通过有限元软件ABAQUS建立不同损伤工况下的木梁模型进行模态分析,处理分析得到位移模态、应变模态及应变模态差曲线,以曲线的突变进行损伤定位识别。结果表明应变模态和应变模态差可识别出简支木梁的损伤,且识别精度高,与通过固有频率变化和位移模态的损伤识别相比,基于应变模态参数的损伤指标在梁损伤位置识别具有明显优势。

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。

木工字梁快拆模体系施工技术运用

西湖大学E区四大学院及学术环单位工程建筑面积22万m^(2),地下1层,地上4层,单位工程占地面积5.34万m^(2)。项目工期紧,按照常规的模板支撑系统实施周转设备料仅能周转1次,远低于浙江定额折算的5次,其原因是浙江定额按照常规项目统筹考虑,西湖大学作为层数少、占地面积大、工期紧的非常规项目,采用传统的模板支撑体系,实际成本将远超收入,会造成巨额亏损。为此,根据工程结构特点进行综合考虑,采用新型快拆模体系施工技术来提高周转设备料翻转率,提高工程结构阶段的经济效益。

PBL剪力连接件抗剪承载力计算方法研究

【目的】客观验证PBL剪力连接件的抗剪承载力计算公式的适用性和准确性。【方法】介绍木-混凝土组合梁和PBL剪力连接件研究现状,并从中选取5个具有代表意义的抗剪承载力计算公式,采用控制变量法对比分析不同的计算公式中混凝土立方体抗压强度和开孔钢板的开孔直径参数对剪力连接件极限承载力的作用规律,并优化组合梁的设计参数。【结果】结果表明:中国《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)、胡建华和郑双杰提出的抗剪承载力计算公式得出的计算结果准确率较高。【结论】本研究围绕影响PBL剪力连接件抗剪承载力计算公式的因素,从而得出通用性较好的抗剪承载力计算公式,其成果将为现代木-混凝土组合梁桥的设计及PBL剪力连接件的设计优化提供参考。

带纵缝木梁抗弯承载力及修复方法研究

木结构构件由于荷载和温、湿度变化等作用易在端部及中部发生平行于构件纵轴的裂缝,导致缝端应力集中以及削弱裂缝两侧木材的变形协调,进而降低承载力.开展了带纵缝木梁足尺试件弯曲加载试验和木材清样小试件材性实验,考虑了不同试件材性的差异和木材材料强度的尺寸效应,确定了纵缝长度和位于梁截面高度处的位置等参数对木梁承载力的影响,并分析了采用新型自攻螺丝修复后带纵缝木梁的承载力恢复性能.研究表明,纵缝位于木梁剪弯段截面中部的影响最大,承载力下降可达46.2%;在弯剪段施加自攻螺丝的修复效果最好,其修复率随自攻螺丝间距增大而减小.采用200mm间距时木梁承载力修复率可达1.12.

运用曲率模态技术的木梁损伤定量识别

为对木结构构件局部缺陷进行有效检测,结合试验模态分析和有限元模拟方法,对含不同位置、大小和数量孔洞缺陷的木梁进行研究,计算其第1阶位移模态振型和曲率模态,分析木梁损伤前后的曲率模态变化,探讨模态分析方法在木材缺陷检测中的适用性。研究结果表明:曲率模态是一个对木梁损伤比较敏感的参数,可用于对孔洞位置、大小及数量进行定量的估计;通过降低有限元模型局部单元的弹性模量能够较好地模拟木梁损伤,有限元模态分析和试验模态分析得到的位移模态振型及曲率模态吻合均较好,验证了模态分析对木梁无损检测是一种有效的方法。

FRP加固木梁受弯承载力计算

根据木材受压应力-应变曲线的特点,提出了木梁受压区计算模型.在分析加固木梁各种破坏形式的基础上,运用提出的计算模型,推导了木梁受弯承载力的计算公式.对36根木梁进行了受弯性能试验.结果表明,在木梁受拉区布置纤维增强聚合物FRP(fiber reinforced polymer)可有效提高木梁的受弯承载力,木梁受压区设置FRP加固层对受弯承载力的影响与其加固方式有关.加固木梁受弯承载力计算结果与试验值吻合较好,说明所推导的计算公式可作为木梁加固设计参考.

钢夹板螺栓连接胶合木梁抗弯性能研究

为探讨钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能,针对采用钢夹板螺栓连接进行接长的胶合木梁的构造特点,考虑拼接的两段梁是否来源于同一根胶合木、螺栓顺纹间距及螺栓并列、错列布置3个影响因素,设计制作13组共39根试验梁,进行抗弯性能试验。采用有限元数值模拟方法,探讨钢夹板螺栓连接胶合木梁的破坏机理及螺栓端距和直径、钢夹板和胶合木厚度等影响参数对其抗弯性能和承载力的影响规律。试验与计算结果表明:螺栓顺纹间距对钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能影响显著,而螺栓并、错列布置方式与拼接的两段梁是否来源于同一根胶合木对钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯性能影响较小。随着螺栓顺纹间距的增大,试件的初始抗弯刚度和抗弯承载力明显提高。采用钢夹板螺栓连接方式可以实现胶合木梁的接长,在一定范围内增大螺栓端距和直径、钢夹板和胶合木的厚度还能提高钢夹板螺栓连接胶合木梁的抗弯承载力。装配式木结构中可以采用钢夹板螺栓连接方式对胶合木梁进行接长,其抗弯性能受螺栓顺纹间距的影响较大。对螺栓端距、螺栓直径、钢夹板厚度、胶合木厚度的参数研究可为装配式木结构的设计与应用提供参考。

FRP加固木梁受弯承载力与挠度研究

基于木梁受弯时典型的M-δ曲线,对FRP加固木梁常见的两种受弯破坏模式(拉区木纤维拉断和压区木纤维压皱)的弹性阶段和弹塑性阶段进行了全过程应力应变分析,并基于木材等效最大压应力Chen本构模型,建立了FRP加固木梁在弹性极限和弹塑性破坏时的受弯承载力和挠度公式,采用线性插值的方法得到FRP加固木梁的全过程挠度.同时,通过对三根木梁进行四点弯曲试验,研究FRP加固木梁受弯后的破坏模式、极限承载力和挠度等抗弯性能.试验结果表明:受拉面粘贴FRP布可有效提高木梁的极限承载力,相比对木梁承载力的影响,配FRP布率对木梁截面刚度提高不够显著,试验结果与笔者所建立的理论公式计算值吻合较好,为今后FRP布加固木梁的计算提供理论依据.

基于ANSYS的木梁有限元静力弹塑性分析

采用大型有限元软件ANSYS10.0对单调竖向荷载作用下木梁进行了线弹性和弹塑性计算分析。并将有限元计算结果与材料力学计算结果进行了对比,验证了建模的正确性。分析了木梁的应力和应变变化规律,为进一步采用ANSYS软件分析木柱、梁-土坯组合墙体的抗震性能奠定了基础。

新型自攻螺丝修复带纵缝木梁抗弯性能

本文针对带纵缝木梁抗弯承载力和自攻螺丝修复效果开展了试验和理论分析。基于35根木梁和相应材性试验获得了开裂和自攻螺丝修复后开裂木梁的承载力系数,并基于梁理论,推导建立了考虑纵缝长度和截面高度位置以及自攻螺丝贯入角和间距等因素的承载力修复系数计算方法。试验结果表明,理论公式与试验结果的误差≤21%,具有较高的预测精度,可以用于指导工程实践。

局部缺陷对木梁动弹性模量的影响

采用应力波、超声波、纵向及弯曲共振这4种方法;对红松和色木木梁试件在不含缺陷,含不同大小、位置和数量局部缺陷时的动弹性模量进行了测定,并分别讨论了其对木梁动弹性模量的影响.结果表明:(1)局部孔洞缺陷对木梁动弹性模量具有显著影响,会降低其动弹性模量.随着孔洞缺陷直径或数量的增加,4种方法测得的木梁动弹性模量的降低幅度均在逐渐加大.(2)与其他位置相比,中间位置孔洞缺陷对木梁试件动弹性模量的影响更大.(3)采用二次抛物线模型对4种方法所测得的木梁动弹性模量与缺陷大小进行回归分析,回归效果良好,拟合程度高,决定系数R^2均大于0.98.

分离刚度法测试杨木单板层积材木梁剪切模量的试验研究

目前中国杨木人造板以非结构为主,而在机电包装行业中使用大量实木作为包装材料,从经济成本、资源利用和环境保护等诸多方面都迫切需要以结构人造板替代实木作为机电包装材料。针对厚型单板层积材面内剪切模量测试,从理论上给予推导,并从实践上利用理论指导实际测试,以期为单板层积材的结构设计、性能测试以及使用提供技术基础。