圆竹组合内嵌钢管新型节点力学性能研究

针对圆竹组合内嵌钢管节点存在稳定性差、竹材孔易劈裂等问题,在钢管与竹壁之间填充聚氨酯材料,通过试验分析和数值模拟,探讨聚氨酯填充组合内嵌钢管连接节点的受力情况及破坏形式,并对节点承载能力影响因素进行分析。结果表明:聚氨酯填充可以提高圆竹组合内嵌钢管新型节点的承载力,改善螺栓孔周围竹材应力状态;根据竹结构及螺栓应力应变曲线,考虑安全性以及经济性影响因素,当圆竹直径90 mm时,螺栓直径为12 mm、钢管直径为54 mm、上端部与螺栓孔距离200 mm为该节点合理参数。研究成果可为大型竹结构建造提供参考。

多跨连续圆竹-钢组合拱桥全预制快速拼装建造

为提高竹拱桥的跨越能力,以我国已建成的最长竹桥——玲珑大桥为启发,提出采用圆竹和钢材进行多跨连续圆竹-钢组合拱桥的全预制快速拼装建造方法,系统研究圆竹的调弯、防腐工艺和拱圈、拱上建筑的预制拼装,以及拱圈的变形控制等关键技术。结果表明:圆竹-钢组合拱桥的跨越能力明显优于竹拱桥,且结构变形较小;该桥型的构件全部采用预制拼装,具有造价低、施工快速、节能环保等优点,研究结果可为圆竹-钢组合拱桥在类似工程中的推广应用提供参考。

圆竹-钢组合拱桥变形控制关键技术

为探究圆竹-钢组合拱桥拱圈等部位的变形控制技术,以武夷山玲珑大桥为研究对象,通过Midas Civil软件建立模型,分析其在设计阶段,不同荷载组合下,不同的桥面系、拱圈截面、横向连接和拱脚连接方式下的拱圈竖向与横向位移。结果表明:采用组合桥面系、横向连接以及提高拱圈与拱脚的刚度能在一定程度上减少拱圈等部位的变形。为更有效地控制变形,还需要结合实际施工过程中的变形控制技术和软件对各个施工阶段的模拟。综合应用设计阶段的分析和施工阶段中的变形控制技术,可以有效预防和控制圆竹-钢组合拱桥的变形问题,确保结构的安全性和稳定性。研究结果可为其他类似圆竹结构工程的建设提供参考。

大型圆竹拱-钢拱组合结构建筑施工技术

合理利用竹材作为建筑材料,在创造经济效益的同时,对推动绿色低碳建造方式具有重要意义。但因圆竹特性与节点构造的复杂特性,限制了其在大型公共建筑中的发展。将竹拱与钢拱进行组合,利用钢拱为竹拱提供中间支撑,从而满足圆竹在大空间建筑上的使用需求。结合实际工程,详细介绍了大型圆竹拱–钢拱组合穹顶式建筑施工技术,以期为同类工程提供参考。

张弦式钢-竹组合工字形梁的短期受弯性能

为研究张弦式钢-竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢-竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、变形性能等的影响规律,并推导得出了张弦式组合梁承载力的近似计算公式。结果表明:张弦式组合梁的整体性能优良、组合效应突出,具有良好的变形性能及承载能力;张弦试件的破坏形态主要为翼缘竹材撕裂、局部钢材屈曲等破坏;施加预应力及提高预应力水平能有效增加组合梁的变形性能,以及在相同挠度控制条件下的承载能力,且采用二点张弦布置预应力筋时可获得更好的效果;张弦式组合梁跨中截面应变分布符合平截面假定,且随着预应力水平提高而中性轴下移;最后,基于理论计算得出的承载力与试验值较为接近且相对保守,近似计算公式具有较好的适用性。

羊肚菌不同设施条件节本增效栽培技术探索与实践

在贵州省铜仁市松桃县域内发展羊肚菌产业,充分利用当地丰富的楠竹资源优势,搭建楠竹结构大棚设施种植羊肚菌。并在同等管理条件下,与钢架结构设施及平棚设施种植羊肚菌的经济效益进行比较,以期为羊肚菌种植节本增效提供技术参考。

新型外包钢板-自攻螺钉连接胶合竹梁柱节点转动性能

针对胶合竹材不易预开槽和预开孔以及节点转动时竹材易发生横纹劈裂的问题,研究了新型外包钢板-自攻螺钉连接节点的转动性能。对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点和双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点共5个试件进行了单调加载试验,分析了节点的破坏模式、初始刚度、极限承载力、变形能力和延性系数。试验发现,T形外包钢板-自攻螺钉连接节点相较双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点,各项受力性能参数均较优。布置直径小但数量多的自攻螺钉时,节点(T8×8-M)的破坏表现为钢板和自攻螺钉的受拉断裂以及与胶合竹柱连接的自攻螺钉受拉断裂,布置直径较大但数量少的自攻螺钉时,节点(T6×10-M)的破坏则表现为竹材的横纹劈裂和自攻螺钉的剪切破坏。横纹方向采用自攻螺丝加强,可改善节点的受力性能,对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点改善更明显。现行《工程竹结构设计标准》(T/CECS 1101—2022)提供的节点设计方法偏于安全地预测胶合竹自攻螺钉连接梁柱节点的抗弯承载力。

Bond Strength of Bamboo Reinforcement in Light Weight Concrete

Bamboo reinforced concrete as a building material is expected to be an alternative to steel reinforced concrete. Due to the fact that steel is not renewable and polluting steel mills are fairly high. The bond strength is a major concern for the natural fiber used as reinforcement in structural composites. This paper reports study on the bond strength of bamboo reinforcement in concrete, to determine the adhesion reinforcement in concrete often do by the pull-out test. The research objective was bond strength of lightweight concrete and bamboo reinforcement. The test used light weight concrete with foam additives klerak. Bamboo slats were coated with paint and sprinkled with sand. The results obtained showed that the bond strength bamboo 60% of the bond strength steel.

钢-竹组合箱形梁抗剪性能有限元分析

为研究钢-竹组合箱形梁的抗剪性能,使用ABAQUS有限元软件建立钢-竹组合箱形梁的三维模型,重点考虑竹胶板的各向异性和屈服准则,以及钢材的弹塑性,采用双线性内聚力模型模拟钢-竹界面滑移,并与试验结果对比,分析各变量参数对钢-竹组合箱形梁抗剪性能的影响。结果表明,钢-竹组合箱形梁有限元模拟与试验得出的荷载-位移曲线吻合良好,破坏特征相似,弯剪区主应力接近,证明钢-竹组合箱形梁有限元模型的可靠性以及采用双线性内聚力模型模拟胶层单元的有效性,并以该模型为基础,对剪跨比、竹胶板和冷弯薄壁型钢厚度进行参数分析,以期为钢-竹组合结构的有限元模拟提供参考依据。

预应力钢-竹组合梁受弯挠度计算方法与试验研究

为分析预应力钢-竹组合梁的受弯挠度,以加载方式、张弦位置、预应力度为变量,对12根组合梁试件进行了设计与试验研究。在此基础上,假定梁变形分布符合正弦半波曲线,并考虑梁加载过程中几何关系变化与预应力反拱的影响,采用弹性理论建立了组合梁中预应力筋应力增量的计算方法,推导得出一点或两点加载、一点或两点张弦时,组合梁受弯挠度计算的统一公式。试验与理论计算结果的对比表明:该文提出的挠度计算方法可较好的预测组合梁在正常使用阶段的挠度;随着预应力度的增加,组合梁的等效抗弯刚度不断提高,且两点张弦时可获得更高的等效抗弯刚度。此外,对于初始预应力为零的试件,需采用可靠预紧措施,以保证体外预应力筋能够有效发挥作用。

第十届中国花卉博览会竹藤馆结构设计

第十届中国花卉博览会竹藤馆建筑体量较小,约350m2,但造型独特复杂。竹藤馆结构分为主体结构、人行桥及展厅三个独立的部分。主体结构采用空间钢框架支撑-双层索网结构体系,以四个椭圆钢环和钢V柱为骨架,基于参数化工具在三个空间曲面上沿着编织装饰纹理生成双层斜交索网,为编织竹条提供支撑;人行桥在采用V梯柱加梯梁的传力体系基础上,巧妙地采用扶手钢板兼做悬挑受力构件,以较小的结构构件实现10m大悬挑;竹藤馆展厅为空间自由曲面拱壳形态,采用超高延性混凝土材料以及3D打印模板配合喷射混凝土施工工艺无筋设计建造而成。主要介绍了三个部分的结构设计特点,重点讨论了主体结构双层索网的参数化生形与优化、异形空间钢结构的静力与稳定分析。

装配式钢-竹组合结构建筑施工工艺及工程应用

为在广大村镇地区推动绿色建筑发展,以竹胶板、冷弯薄壁型钢为建筑材料,建造钢-竹组合结构样板房,结合本次工程项目,总结组合构件的生产工艺,包括梁、柱、楼面板、屋面板和墙体的制作、尺寸规格及构造形式,概括房屋建造的施工技术,包括构件之间的连接方式、现场拼装流程及工程重点。钢-竹组合建筑的构件之间采用钢板和螺栓的连接形式,具有半刚性的特点,抗震性能良好,房屋的建造采用工厂预制、现场装配的现代化施工技术,施工过程无污染,在材料加工、构件制作、现场拼装、居住使用及废弃处理各阶段都符合绿色建筑要求。

基于码头钢管柱用复合竹木质素基环氧/增强纤维防腐涂层研究

环氧树脂作为海港码头钢管柱常用防腐涂层材料,可防止钢管柱遭受外界环境的腐蚀,保证钢管柱的耐久性。本研究以不同配比的2-乙基-4-甲基咪唑(EMI-2,4)/2-甲基咪唑(2-MI)固化体系与竹木质素基环氧树脂通过溶剂交换与熔融共混的方法制备复合竹木质素基环氧胶,与碳纤维复合进行表面覆盖固化,进而在钢管柱桩外表面形成防腐涂层,使钢管外表面与外部腐蚀环境隔离开,以达到钢管外表面免遭环境介质引起的腐蚀破坏。对防腐涂层进行拉伸、冲击、弯曲等力学性能测试,选出最佳的固化体系配比组分。研究结果表明,随着固化剂添加量的增加,防腐涂层的力学性能呈现先上升后下降的变化趋势,当EMI-2,4/2-MI添加量为6%时,冲击强度和拉伸强度均达到最大值,分别为293.42 MPa和1176 MPa,弯曲性能较1%添加量时提高了14.90%。钢管防腐处理可延长钢管柱在海水浸泡下的使用寿命,降低成本、减少资源损耗,对实现碳达峰、碳中和目标起到积极促进作用。

南竹加筋复合锚杆加固土遗址研究

南竹加筋复合锚杆是专门针对大体量土遗址加固设计的一种新型锚杆。通过试验证明,采用PS系列灌浆、南竹加筋复合锚杆加固土遗址符合文物保护的原则。当采用水泥砂浆作为灌浆材料时南竹加筋复合锚杆单位锚固力可采用30kN/m,当采用PS-(F+C)浆液灌浆时单位锚固力可采用20kN/m。南竹加筋复合锚杆加固土遗址时的薄弱界面是锚杆杆体与锚固体之间,水泥砂浆和PS-F灌浆材料的强度都可以满足南竹加筋复合锚杆锚固时的要求,水泥砂浆锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为187kPa,特征值为85kPa;12%PS-F与粉煤灰锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为114kPa,特征值平均为52kPa。

楠竹加筋复合锚杆内部界面黏结滑移模型

楠竹加筋复合锚杆已经应用于中国西北丝绸之路上留存的古代土遗址保护加固工程中。该锚杆截面积大,可以获得足够大的锚固力。针对现场拉拔试验中钢绞线从内黏结剂中拔出的破坏形式,设计了专门的试件及夹具,试验研究了钢绞线与内黏结剂间的力学行为。试验结果表明,钢绞线与内黏结剂的黏结滑移分为指数上升阶段、软化下降阶段和残余应力阶段3个阶段,可以用简化模型和精确模型描述。试验还表明,钢绞线与内黏结剂接触界面上应力分布不均匀,靠近加载端的应力较大,且有应力峰,应力峰随荷载的逐渐增大向远离加载端的方向移动;钢绞线与内黏结剂间平均剪切应力随锚杆的长度增大呈指数衰减。通过理论分析,给出了界面黏结滑移微分方程及相关曲线,结果表明,钢绞线轴力及界面相对滑移沿钢绞线均呈不均匀分布,且随着距加载端的距离增加其值急剧下降,该规律可以指导锚杆设计及工程应用。

楠竹加筋复合锚杆应力传递理论模型

楠竹加筋复合锚杆是一种用于土遗址土体加固的新型锚杆。本文从复合材料力学的角度分析了楠竹复合锚杆内部系统的工作机理,推导了复合锚杆内部系统层间切应力的传递模型。复合锚杆的内部工作机理研究表明,管材的弹性模量与杆材的弹性模量比值、内粘结剂的剪切模量等对楠竹复合锚杆内部荷载传递影响较大。通过分析认为,可以通过改变管材与杆材弹性模量的比值、调整内粘结剂的配比等措施,从而使复合锚杆内部层间应力传递曲线达到最优化状态。

基于梁柱节点性能的钢-竹组合框架结构地震反应分析

为研究钢-竹组合框架中连接钢-竹组合柱和钢-竹组合梁的节点性能,通过拟静力试验得到不同参数下半刚性节点的弯矩与转角的多项式拟合关系,在此基础上建立了6榀2层钢-竹组合框架的数值模型,进行了地震作用下的有限元分析,探讨了节点对钢-竹组合结构抗震性能的影响。为充分考虑节点的半刚性特性,采用Combin39非线性弹簧单元模拟节点,研究了6榀框架在不同情况下的最大水平位移与最大基底剪力、水平位移与基底剪力时程曲线和滞回曲线等指标。结果表明:钢-竹组合框架滞回曲线饱满,抗震性能突出,提高节点处螺拴的强度和设置加劲肋对提高钢-竹组合框架的抗震性能有明显效果,节点的构建因素对框架的抗震性能有显著影响。

钢-竹组合构件的受力变形和抗震性能分析

目的开发一种轻质、高强、抗震、环保型建筑结构构件应用于我国地震区,以提高地震区建筑物的抗灾害性能.方法利用胶粘剂把竹材人造板与冷弯薄壁型钢复合成为楼板、墙体、梁等钢-竹组合构件,分别进行受弯性能试验和拟静力试验,模拟地震作用下组合构件的受力变形.结果钢-竹组合墙体的荷载-位移滞回曲线饱满,延性系数、耗能系数最高分别达到了2.47和0.865,抗震性能指标较高;钢-竹组合楼板最大的极限荷载值为29.63 kN/m2具有很高的承载力和较高的刚度,若截面设计合理构件破坏前的预兆明显,具有很好的延性;钢-竹组合梁在85 kN的荷载下仍没有破坏,具有较大的抗剪能力储备,荷载作用下的弯曲变形明显,破坏过程典型,可布置塑性铰.结论钢-竹组合构件是抗震性能优良的轻质、高强型组合构件,适合于地震区建筑结构中应用,具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景.

竹钢在景观设计中的应用研究

本文介绍了中国原创新型材料——竹钢的物理性能、可加工性、景观特性、生态特性,以及在景观设计中的初步应用,分析了竹钢在景观应用中的优势,并提出了在制作工艺、规格形式等方面的不足,为竹钢在景观设计中更好的应用提供了参考.

钢-竹组合工字形梁界面滑移及变形分析

基于初等梁变形理论和界面滑移与应变差关系,建立了钢-竹组合工字形梁界面相对滑移微分方程,推导出3种常见荷载作用下的组合梁钢-竹界面滑移和应变差解析解,在此基础上依据虚功原理提出了界面滑移引起的跨中附加挠度理论计算公式,从而形成了钢-竹组合工字形梁考虑滑移效应的跨中挠度计算方法,进一步通过6根梁的模型试验,探讨了界面应变差、界面滑移分布以及组合梁变形,并与试验结果进行了比较。理论分析和试验研究结果表明:钢-竹界面应变差的理论计算值与试验结果吻合较好,受压区和受拉区应变差分布基本相同;组合梁的纯弯区段,界面滑移曲线斜率增大,而弯剪区段则逐渐减小,界面滑移在梁端达到最大值,且在整个弯剪区段保持较大水平,因此在该区域布置连接件,可有效提高组合梁的整体工作性能;考虑界面滑移效应后的理论分析结果与未考虑滑移效应的换算截面法相比,更接近组合梁真实的变形,平均误差由11.5%减小为1.64%,随着变形的增大,基于界面滑移效应的钢-竹组合梁变形分析方法的优越性将更为突出。