體內預應力膠合木梁短期受彎性能研究.pdf

1、現(xiàn)代木結構建筑主要以膠合木梁和柱等為主要受力構件，膠合木梁的受彎破壞大都是受拉脆性破壞形式，受壓區(qū)木材強度得不到充分利用。為改善和提高膠合木梁的受力性能，國內外研究人員不斷嘗試和探索利用金屬材料和纖維增強復合材料等對膠合木梁進行增強，并取得了較好的效果。然而經(jīng)增強后的膠合木梁依然存在如下問題:1）增強材料強度較高，但一般得不到充分利用;2）木梁的極限狀態(tài)主要受變形控制，其木材強度得不到很好地發(fā)揮。而對膠合木梁受拉區(qū)施加預應力，可以降低膠

2、合木梁跨中撓度，提高其極限承載力、剛度及延性等，增強材料及木材強度也能得到更充分利用。鑒于上述情況，研究預應力膠合木梁的受彎性能具有重大意義。
　　本文以體內預應力膠合木梁為研究對象，對其開展了受彎試驗研究、有限元軟件ABAQUS平臺上的有限元分析以及基于截面法的理論分析，主要內容包括以下幾個部分:
　　(1)從預應力膠合木梁的受彎性能、蠕變及預應力損失等角度，總結和回顧了國內外學者在預應力膠合木梁研究領域的主要工作與成果。

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　　(2)以有限元軟件ABAQUS為平臺，對體內預應力CFRP筋增強膠合木梁受彎試驗進行模擬分析，通過試驗結果與有限元計算結果的對比，驗證有限元分析方法的有效性。
　　(3)對15根膠合木梁的受彎性能進行了試驗研究，其中包括1組3根普通膠合木、1組3根直線形有粘結預應力膠合木梁、2組各3根拋物線形有粘結預應力膠合木梁以及3組各1根拋物線形無粘結預應力膠合木梁。結果表明，預應力膠合木梁的破壞模式主要表現(xiàn)為受壓屈服破壞，且破壞

4、時木纖維極限拉、壓應變均有極大提高;相比普通膠合木梁，有粘結預應力膠合木梁的極限承載力提高了29.9～50.1％，剛度提高了27.2～30.8％，延性系數(shù)提高了32.8～48.0％;無粘結預應力膠合木梁極限承載力提高了23.7～32.3％,剛度提高了17.3～20.4％,延性系數(shù)提高了24.8～25.6％。
　　(4)以體內預應力膠合木梁為考察對象進行有限元模擬，分析了其破壞模式、荷載-位移曲線以及應力分布，并與試驗值進行對比，發(fā)

5、現(xiàn)有限元分析軟件ABAQUS對體內預應力膠合木梁的模擬分析在極限承載力、抗彎剛度、跨中最終撓度和跨中反拱高度等四個方面均取得較好的效果。
　　(5)對體內預應力膠合木梁的受彎性能進行了理論分析。推導了體內預應力膠合木梁的極限承載力、剛度以及破壞判別模式的計算公式，最后與實驗值進行比較，發(fā)現(xiàn)結果匹配良好;定義了有效張拉力的上、下限值，并給出了有效張拉力上、下限值的解析解的表達形式;最后分析了有效張拉力與抗彎承載力的關系，發(fā)現(xiàn)木材順紋