弯剪段开孔意杨LVL梁受剪性能试验研究

作     者：王安涟 张志文 刘雁 王昌远 

作者机构：扬州大学建筑科学与工程学院 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51878590) 扬州大学研究生国际学术交流专项基金项目(2024) 

主　　题：受剪性能 开孔LVL梁 四点受弯试验 CFRP 扩展有限元理论 

摘      要：为研究弯剪段开孔意杨旋切板胶合木（laminated veneer lumber，LVL）梁的受剪性能，设计6根标准试件并开展四点受弯试验，分析不同参数下开孔梁的受剪破坏机理。基于扩展有限元理论（extended finite element method，XFEM），利用ABAQUS有限元软件建立带虚拟裂纹的开孔梁有限元模型。基于已验证的模型，对径高比、开孔形状和孔心偏心率进行参数分析。结果表明：未开孔梁由于跨中底部受拉开裂，破坏模式为弯曲破坏，而圆孔梁由于孔周应力集中，破坏模式为梁端顺纹剪切破坏；孔周最大横纹拉应变与梁纵轴夹角约为45°或225°，与孔周裂缝的起裂角度一致；随着径高比增大至0.5，开孔梁的开裂和极限荷载均显著减小，剪切破坏时表现出更明显的脆性破坏特征；当径高比由0.3分别增加至0.4和0.5时，开孔梁的开裂与极限荷载的比值由0.79分别增加至0.80和0.81；采用孔周环箍碳纤维（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）布可有效抑制裂缝扩展并改善开孔梁的受力性能；径高比为0.4时，CFRP环箍层数为1和2的圆孔梁极限荷载较未开孔梁分别降低17.9%和5.22%；相较于径高比为0.3的圆孔梁，等直径方孔梁的开裂和极限荷载分别降低19.35%和7.81%；增大孔心偏心率，可提升圆孔梁的开裂和极限荷载；提出了弯剪段开孔意杨LVL梁的开裂和极限荷载预测公式，开裂荷载预测较为保守，极限荷载预测与试验结果平均误差为8%。