旋切板膠合木的蠕變及其對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響.pdf

1、旋切板膠合木(Laminated Veneer Lumber,LVL)是一種常見的工程木產(chǎn)品（Engineered Wood Product），因其良好的力學(xué)性能而廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)。蠕變是木材的顯著特點(diǎn)之一，因木材蠕變產(chǎn)生的長期變形對結(jié)構(gòu)工作性能的影響是極為重要的。對大跨度木結(jié)構(gòu)而言，穩(wěn)定承載力分析是一個關(guān)鍵問題，尤其是考慮木材的蠕變影響后，該問題更為復(fù)雜，使得木結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出不同于其它材料的結(jié)構(gòu)特性。目前，對于木結(jié)構(gòu)的長期荷載效應(yīng)和長期

2、剛度尚缺乏深入系統(tǒng)的研究，木結(jié)構(gòu)因蠕變導(dǎo)致的屈曲研究尚屬空白。因此，開展旋切板膠合木的蠕變及其對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響的研究便具有重要的理論意義與實用價值。
　　本文首先對LVL開展了蠕變試驗研究。在哈爾濱地區(qū)正常使用的室內(nèi)環(huán)境條件下，分別進(jìn)行了抗拉和抗壓蠕變試驗研究。拉、壓蠕變試驗均有三個應(yīng)力水平，分別為LVL短期強(qiáng)度的20％、40%和60%。蠕變試驗持續(xù)觀測一年，獲得了LVL在正常使用環(huán)境下的蠕變規(guī)律。通過將試件的變形-時間曲線轉(zhuǎn)化為

3、相對蠕變-時間曲線，得到了LVL在試驗應(yīng)力水平范圍內(nèi)蠕變與應(yīng)力水平成正比的關(guān)系，并建立了LVL的蠕變本構(gòu)模型，開發(fā)了用ABAQUS計算蠕變的用戶材料子程序UMAT。在此基礎(chǔ)上，針對木結(jié)構(gòu)的長期變形和蠕變對木結(jié)構(gòu)拱和網(wǎng)殼穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。
　　對基本構(gòu)件的長期剛度和長期變形進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究了周期荷載時間系數(shù)和其周期對基本構(gòu)件長期變形的影響規(guī)律。通過對比，研究了有關(guān)國家木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范關(guān)于計算長期變形的處理方法，提出了

4、完善我國木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范關(guān)于長期變形的計算方法。
　　研究了木拱和單層三向網(wǎng)格木網(wǎng)殼的蠕變屈曲和蠕變對結(jié)構(gòu)長期剛度的影響。將荷載水平作為無量綱化的荷載參數(shù)，通過研究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和荷載參數(shù)的拱和網(wǎng)殼，得到了結(jié)構(gòu)的荷載水平-蠕變屈曲臨界時間的規(guī)律。結(jié)構(gòu)發(fā)生蠕變屈曲的臨界時間僅僅與結(jié)構(gòu)承擔(dān)的荷載水平有關(guān)，而與其結(jié)構(gòu)參數(shù)如跨度、矢跨比和桿件截面尺寸等因素?zé)o關(guān)。木拱的蠕變屈曲荷載水平與臨界時間的關(guān)系與木網(wǎng)殼相似，都表現(xiàn)表現(xiàn)為荷載水平隨蠕變屈曲

5、臨界時間的增加先期急劇降低，而后慢慢降低，最終趨近于某一定值，即長期穩(wěn)定承載力水平。50年設(shè)計基準(zhǔn)期臨界時間對應(yīng)的長期穩(wěn)定荷載都約為結(jié)構(gòu)瞬時屈曲荷載的35%。通過數(shù)據(jù)回歸分別總結(jié)了拱和網(wǎng)殼指數(shù)多項式形式的荷載水平-蠕變屈曲臨界時間曲線方程。該方程可用以評估結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定承載力或蠕變屈曲臨界時間。
　　研究了正常使用條件下蠕變對既有木拱和網(wǎng)殼的殘余穩(wěn)定承載力的影響。通過定義殘余穩(wěn)定承載力相對水平這個無量綱的參數(shù)，得到了考慮蠕變影響的