大跨度竹质桥梁构件连接构造研究

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随着社会的进步和经济的发展,传统建筑材料,例如钢铁和混凝土的需求在世界范围内正在高速增长。与此同时,传统建筑材料对环境和社会造成的影响也越来越严重,特别是在发展中国家,混凝土和钢材是高耗能、高污染的工业产品,因为它们的生产消耗了大量的能源,产生大量的废气、废水和废渣,并逐渐影响全球的生态环境。可持续发展已经成为了当今国际社会的重大主题,体现出绿色、节能、环保、低碳是它的必然选择。因此,开发新型环保建筑材料,去逐渐减少甚至取代传统建筑材料钢材和混凝土的使用,这已成为二十一世纪土木工程新的挑战。竹材是一种良好的天然建筑材料,其本身具有质轻、高强、韧性好等多种优点,自古就用于建筑及受力结构。在现代土木工程中,将竹材作为一种基本建筑材料是因为其具有以下几个关键特性:第一,竹材料在世界许多地方都可以找得到,特别是在发展中国家,中国和印度最显著,竹子是巨型草,种植起来比树木快得多,一般四年就可以收获,而且可以再生;第二,竹子有良好的机械性能,容易做成不同的形状发挥不同作用;第三,竹子的生产过程环保无污染,符合可持续发展的需求。但是未加工的普通竹材有横向强度不足、横截面尺寸小的缺点,在工程上很难开展大规模运用,特别是作为主要承重结构,重组工程竹的出现开始改变这一现状,重组竹是上个世纪90年代开始研究的新产品,是一种将竹材重新组织并加以强化成型的新材料,其竹材利用率高、物理力学性能优良、加工性能好、外表美观、工艺简单、且成本低廉,是中国竹产区最有发展潜力的资源环保型的科研产品。如何利用重组竹材建造桥梁是一个棘手的问题,由于我国尚无竹结构的相关规范,许多竹材相关理论还需进一步研究,其中寻求可靠地竹质桥梁连接构造方式是建造竹质桥梁的基础,本文重点从以下几个方面研究大跨度竹质桥梁构件的连接构造问题:①调研分析桥梁基本构件及连接形式,重点研究现有木结构桥梁主要连接构造形式;②分析确定竹质桥梁可用连接构造形式,设计竹质桥梁连接构造实际方案;③探索竹结构连接构造设计相关理论,主要包括竹质桥梁构件计算理论,螺栓连接计算理论,温度及蠕变分析相关理论;④提出竹质构件连接构造相关要求,如受弯构件挠度限值、受压构件长细比限值、螺栓间距容许限值;⑤利用ansys有限元分析软件,通过合理的建模、网格划分以及正确的加载方法,得到连接后的竹梁位移、应力云图,并分析连接钢构件对竹结构刚度及位移的影响;⑥重点探讨连接构件的疲劳性能及温度、蠕变对结构应力及位移的影响。
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