螺杆穿接原竹束状构件受弯性能试验研究

作     者：冉松 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：聂诗东

授予年度：2022年

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] 

主      题：原竹 螺杆穿接 束状构件 受弯构件 截断构件 

摘      要：本文以中冶柏芷山游客接待中心示范工程为背景,针对该示范工程中的螺杆穿接原竹束状受弯构件的破坏和承载力无试验和理论支撑的问题,以螺杆穿接原竹束状受弯构件为主要研究对象,对原竹材性、螺杆穿接原竹束状受弯构件、螺杆穿接原竹束状截断受弯构件进行了研究,具体研究内容和主要结论如下:(1)研究了原竹材料顺纹方向的力学性能,通过对158个原竹材性试件的材性试验,确定了原竹顺纹方向的力学性能参数,确定了顺纹抗压强度、顺纹抗压弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗拉弹性模量代表值分别为64.77MPa、6132.22MPa、173.59MPa、11339.02MPa;据此提出了原竹顺纹方向的四折线拉压本构模型。(2)以截面尺寸和螺杆间距为变量,设计了6种规格20个螺杆穿接原竹束状受弯构件,通过对其进行四点弯曲试验,阐明了其变形和破坏过程,分析了截面尺寸和螺杆间距对承载力和刚度的影响,研究了试件受弯时应变分布规律。研究表明,构件具有较高的承载力、变形能力和变形恢复能力,其破坏是加载点或支座处原竹裂缝发展过大发生的破坏;试件的抗弯承载力和抗弯刚度随着截面尺寸增大而增大,随螺杆间距的增大而减小;构件中的单根原竹在受弯时应变分布符合平截面假定,试件在弯剪段和竖向螺杆处的组合效果尤为明显。(3)在螺杆穿接原竹束状受弯构件的基础上,设计了不同位置和不同区域截断的试件共4种类型12个,通过四点弯曲试验,分析了与未截断试件在变形破坏、承载力与刚度、应变分布规律的异同,研究了截断位置和截断区域不同对其受弯性能的影响。研究表明相比于未截断试件,截断试件极限承载力降低,设计承载力和极限荷载处的割线刚度增大;试件的破坏为原竹局部裂缝发展带来的破坏;试件中的单根原竹应变符合平截面假定,在抗拉区截断处,截断原竹对试件的抗弯性能几乎没有作用,在抗压区截断处,截断原竹上部截面对试件的抗弯提供较大抗力。(4)利用ABAQUS对不同截面尺寸和不同螺杆间距的螺杆穿接原竹束状受弯构件进行数值模拟,以试件极限荷载处的割线刚度为依据,提出试件刚度计算公式,最后对其力学模型进行了简单的探讨,研究表明小截面尺寸试件和大截面尺寸试件分别适用本构一和本构二进行模拟计算;刚度计算公式能较好拟合试件刚度;构件受弯力学模型与“组合梁具有相似之处。