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东北林业大学学报 2021年第4期49卷 76-80页

作者：左宏亮王照稳李熠诗东北林业大学土木工程学院哈尔滨150040 东北林业大学哈尔滨150040

将天然亚麻纤维经纳米TiO2接枝制得改性亚麻纤维复合材料(FFRP),以云杉-松树-冷杉木板(SPF木板)为原材料制作24根尺寸为2 850 mm×50 mm×150 mm的胶合木梁试件,采用改性亚麻纤维复合材料通过顺向粘贴在梁底部、横向粘贴在梁侧面和底部(... 详细信息

将天然亚麻纤维经纳米TiO2接枝制得改性亚麻纤维复合材料(FFRP),以云杉-松树-冷杉木板(SPF木板)为原材料制作24根尺寸为2 850 mm×50 mm×150 mm的胶合木梁试件,采用改性亚麻纤维复合材料通过顺向粘贴在梁底部、横向粘贴在梁侧面和底部(U型箍)的方式对胶合木梁进行增强。对8组试件进行三分点加载受弯试验,分析梁底部改性亚麻纤维复合材料粘贴方式(粘贴长度、粘贴层数、U型箍)对胶合木梁破坏形态、极限承载力、跨中挠度、截面应变的影响及粘贴FFRP对胶合木梁受弯性能的增强效果。结果表明:在不发生剥离破坏的前提下,底部粘贴长度对胶合木梁的抗弯性能影响不大。对于无箍胶合木梁,底部粘贴FFRP能够提高胶合木梁的抗弯承载力与刚度,但底部粘贴的层数不宜过多,粘贴层数过多反而会导致提高幅度有所下降;对于有箍胶合木梁,其抗弯承载力与抗弯刚度,均随着底部粘贴FFRP层数的增加而增大。当底部粘贴3层FFRP时,有箍和无箍胶合木梁的抗弯承载力与抗弯刚度相差不大,但有箍梁的延性得到明显提高;当底部粘贴6层FFRP时,有箍梁的抗弯承载力和抗弯刚度比无箍梁均有明显提高。U型箍可以改变胶合木梁的破坏形态,无箍胶合木梁的破坏形态同普通梁一样,为脆性破坏;而有箍梁的破坏形态为延性破坏,U型箍能够避免木材层板间开裂与横向撕裂,增强FFRP与梁底部木材的协调性能,提高胶合木梁的抗弯性能。

关键词：胶合木梁受弯性能改性亚麻纤维

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改性亚麻纤维增强胶合木梁受弯性能试验研究

改性亚麻纤维增强胶合木梁受弯性能试验研究

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作者：李熠诗东北林业大学

学位级别：硕士

当今的建筑结构越来越注重材料利用率、建筑对环境的负荷、时间成本、以及现代美学等问题。木材作为一种可再生的天然资源,凭借其环保节能,易于实现预制装配,良好的抗震性能,并能够提供舒适健康的生活空间的特点,在世界范围内已被广泛... 详细信息

当今的建筑结构越来越注重材料利用率、建筑对环境的负荷、时间成本、以及现代美学等问题。木材作为一种可再生的天然资源,凭借其环保节能,易于实现预制装配,良好的抗震性能,并能够提供舒适健康的生活空间的特点,在世界范围内已被广泛应用于建筑当中。我国森林资源尤其高质量的木材资源比较匮乏,因此种植速生林并通过使用工程木来提高材料利用率是缓解供求矛盾、改善现状的有效途径。层板胶合木（简称胶合木）依据强度等级将木板层叠胶合,是一种被广泛应用于现代木结构建筑中的工程木产品。胶合木梁的破坏是底部层板尤其是木节等天然缺陷处受拉产生断裂的一种脆性破坏。为了减轻或者避免这种破坏形态、提高梁的承载力与抗弯刚度、减小变形、增加梁的延性以及更好地发挥梁顶部木材的受压性能与底层木纤维的受拉性能,本文提出了新型纤维复合材增强胶合木梁的方法。本文以亚麻纤维为原材料,经纳米TiO2接枝改性提高其力学性能,制得亚麻纤维复合材料,简称 FFRP（Flax Fiber Reinforced Polymer/Plastic）。用SPF板材制作 24 根尺寸为2850mm×50mm×150mm的胶合木梁试件,并将改性后的亚麻纤维布按照不同的方式粘贴胶合木梁。沿全跨未粘贴U型箍的胶合木梁为无箍胶合木梁,沿全跨粘贴U型箍的胶合木梁为有箍胶合木梁。通过改变FFRP的粘贴长度、数量、增强方式对8组试验梁进行受弯性能试验。通过对胶合木梁的极限承载力、破坏形态、挠度、刚度、应变等指标展开分析,探究FFRP对胶合木梁受弯性能的增强效果。试验结果表明:在不发生剥离破坏的前提下,FFRP的长度对无箍胶合木梁影响不大,并提出了底部FFRP从充分利用点延伸的最小锚固长度计算方法。底部粘贴FFRP具有改善胶合木梁抗弯性能的作用,3层FFRP和6层FFRP的无箍胶合木梁较普通胶合木梁的承载力分别提高26.25%和25.25%、抗弯刚度分别提高36.07%和21.87%,可见无箍胶合木梁底部粘贴FFRP的数量不宜过大。底部粘贴3层和6层FFRP的有箍胶合木梁的抗弯承载力较普通胶合木梁分别提高了 44.59%和56.76%,抗弯刚度也分别提高了 23.94%和119.88%。当底部粘贴FFRP为3层时,有箍胶合木梁与无箍胶合木梁的抗弯承载力与抗弯刚度相差不大,但梁的延性得到明显提高。当底部粘贴FFRP为6层时,有箍胶合木梁的抗弯承载力提高不大,但抗弯刚度有明显提高。无箍胶合木梁的破坏形态同普通梁一样为脆性破坏,而有箍梁的破坏形态为延性破坏。U型箍可以改善胶合木梁的破坏形态,同时能够避免木材层板间开裂与横向撕裂,增强FFRP与梁底部木材的协调工作性能,从而改善梁的抗弯性能。运用ABAQUS软件对试验展开模拟,建立FFRP增强无箍胶合木梁及FFRP增强有箍胶合木梁的有限元模型,比较试验结果,验证模型的准确性。通过改变无箍梁底部FFRP的长度与数量,研究FFRP长度与数量对无箍梁受弯性能的影响,最终给出增强方式建议。

关键词：胶合木梁受弯性能改性亚麻纤维增强

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