《腹板開孔的竹工字梁受力性能與破壞機理研究》是依託南京林業大學，由陳國擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：腹板開孔的竹工字梁受力性能與破壞機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳國
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
腹板開孔是竹工字梁使用過程中常常遇到的問題，與腹板非開洞情況時的梁相比，孔洞會使原結構的受力性能和破壞機理髮生顯著變化，並最終導致其剛度和強度下降。國內外至今仍沒有成熟的統一破壞理論和計算方法，嚴重阻礙了其在工程領域中的推廣套用。本項目將採用試驗研究的方法，原位、持續地追蹤觀測腹板孔洞處的裂紋開展歷程全貌，探討腹板開洞的竹工字梁在不同開洞情況下的傳力模式，揭示孔洞間距、大小、形狀等因素對裂縫機理及組合梁力學性能的影響規律，建立開洞梁的設計計算理論與理論模型；研究不同補強措施對腹板孔洞處的加固效果和受力機理的影響，提出不同加固補強措施的適用範圍和設計計算方法。最後，利用數值模擬方法對開洞梁破壞全程進行3D重構，直觀展現其開裂直至最終喪失承載力過程，並依據其傳力模式提出相應的承載力計算公式和構造建議。本項目將為建立腹板開洞的竹工字梁的設計計算理論奠定科學基礎。
結題摘要
中國竹材資源十分豐富，且竹子的種植面積、蓄積量及其加工水平，均居世界產竹國之首。與木材相比，竹材具有強度高、韌性好、生長快、硬度大的優點，是一種建築行業的理想材料。合理的開發利用竹材，“以竹代木”是緩解木材供需矛盾的有效途徑之一，同時也有利於降低對鋼材、水泥等傳統建築材料的依賴。本項目提出了一種以定向刨花板（OSB）為腹板骨架，腹板與竹集成材以環氧樹脂膠黏劑和釘子連線而成的一種新型膠合竹-木工字梁。主要結論如下：1.研究了載入角度對OSB的軸心拉、壓力學性能的影響，提出並驗證了OSB應力-應變本構模型。2.研究了竹集成材順紋方向的軸心拉、壓力學性能的影響，提出並驗證了竹集成材應力-應變本構模型。3.提出了一種新型的以OSB為腹板的竹工字梁，並探討了加勁肋、孔洞尺寸、孔洞形狀、孔間淨距等參數對組合梁承載能力、撓曲性能和破壞機理的影響。4.加勁肋能顯著提高工字梁的極限承載力，提高幅度為3.4%~38.0%，對極限位移的提高幅度約為1.7%~12.6%。加勁肋增強後的工字梁的初始抗彎剛度亦有大幅提高，提高幅度為10%~30%。 5.開孔梁的應力分布、撓度變化不再完全符合傳統彎曲理論。當徑腹比小於25%時，孔洞對開洞梁承載力的影響可忽略不計。當徑腹比大於25%時，隨著圓洞直徑的增大，開洞梁的承載力呈顯著下降趨勢，破壞形態以孔周受拉或受壓破壞為主。 6.對於徑腹比為0.5的多洞口梁而言，當方洞和圓洞淨距分別大於2倍和2.5倍孔邊長時，可忽略洞口間的相互影響。 7.提出了基於空腹桁架理論的腹板開洞工字梁的設計計算理論，並進行了驗證。 8.貼上OSB加固後，開洞梁的開裂荷載較未加固開洞梁平均提高52.9%，達到允許撓度時的荷載平均提高21.1%，極限荷載提高2.2%~67.5%。承載能力的提高幅度與連線板類型密切相關，其中採用C-OSB連線板加固開孔梁的提高幅值最大。
