膠合木拱力學(xué)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕承載力高、綠色環(huán)保、施工方便、抗震性好、造型優(yōu)美的優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)80年代開始，我國逐步引進(jìn)現(xiàn)代膠合木結(jié)構(gòu)建筑。針對制約我國木質(zhì)工程構(gòu)件與結(jié)構(gòu)建造技術(shù)難題，為我國自主建造大跨重型工程木結(jié)構(gòu)提供技術(shù)支撐和推廣應(yīng)用，開展對膠合木拱的力學(xué)性能研究十分必要。
　　本論文選用花旗松木材和間苯二酚膠黏劑加工制作膠合木拱構(gòu)件。針對兩種壓彎荷載工況（跨中單點(diǎn)加載和1/4跨單點(diǎn)加載）下花旗松膠合木圓弧拱平面內(nèi)受力及穩(wěn)定性能進(jìn)行了

2、試驗(yàn)研究和有限元分析，對膠合木拱平面內(nèi)受力失穩(wěn)全過程進(jìn)行加載試驗(yàn)分析，得到了試件平面內(nèi)穩(wěn)定極限承載力和破壞形式及機(jī)理，分析了矢跨比對試件面內(nèi)穩(wěn)定承載力的影響。同時，借助有限元軟件分析了非線性因素及初始缺陷對拱肋面內(nèi)承載力的影響。具體內(nèi)容如下:
　　(1)花旗松材性試驗(yàn)
　　為揭示花旗松膠合木在順紋方向不同受力情況下的本構(gòu)關(guān)系以及為后續(xù)膠合木拱試件試驗(yàn)和理論分析提供依據(jù)，本文對花旗松木材順紋的抗壓、抗拉及抗彎力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)

3、研究，得到了花旗松木材順紋方向的受力本構(gòu)關(guān)系。
　　(2)壓彎作用下膠合木圓弧拱平面內(nèi)穩(wěn)定試驗(yàn)
　　選用工程中較為常見的膠合木圓弧拱，對4根花旗松膠合木圓弧拱的平面內(nèi)穩(wěn)定承載力進(jìn)行試驗(yàn)研究，試件設(shè)計(jì)的主要參數(shù)為矢跨比（1/6和1/5）和荷載類型（跨中單點(diǎn)加載和1/4跨單點(diǎn)加載）。描述和研究了整個試驗(yàn)過程的試驗(yàn)現(xiàn)象和破壞形態(tài)，得到了試件的荷載-位移曲線、荷載-應(yīng)變曲線，分析了矢跨比對落葉松膠合木圓弧拱平面穩(wěn)定承載力的影響。同時

4、，參考我國《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5005-2003)中壓彎木構(gòu)件設(shè)計(jì)公式，求出等效柱的極限軸力，根據(jù)拱的內(nèi)力與外荷載的關(guān)系，求出拱的極限荷載且理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　(3)基于試驗(yàn)結(jié)果的有限元模型的建立及分析
　　應(yīng)用ABAQUS有限元分析軟件建立了膠合木圓弧拱的3D有限元模型，將有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，二者吻合性較好，在此基礎(chǔ)上借助有限元軟件進(jìn)一步分析了非線性因素、初始缺陷對膠合木拱平面內(nèi)穩(wěn)定性能