意杨旋切板胶合木梁在长期荷载作用下的受力性能研究

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木材是大自然赐予人类的一份珍贵的礼物。从古至今,木材作为一种重要的建筑材料在国内外的建筑市场占据着不可替代的位置。随着工业高速的发展,以木材为主的加工制品不断地涌现出来。用于建筑材料的木材在作为承重构件时受力性能如何变化,成为当今木结构建筑领域一个不可回避的问题。而木材在长期荷载作用下的受力性能研究就尤为重要。木材在作为梁构件时,在长期荷载作用下会产生蠕变变形,蠕变变形的过程是研究木材在承受长期荷载作用下的主要内容。本文首先对杨木制成的旋切板胶合木材料(Laminated Veneer Lumber,简写为LVL)进行物理力学性能试验研究,得到LVL含水率、密度、顺纹抗拉强度、不同胶层方向的抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度和横纹抗压强度等一系列力学参数,为研究LVL梁在足尺状态下的蠕变性能提供基本参数。其次,本文对旋切板胶合木梁进行试验研究,制作了两组LVL梁,每组三根梁。两组LVL梁的胶层方向不同,跨度和截面尺寸相同。在蠕变试验前,进行LVL梁的短期受弯性能试验,测得不同胶层方向木梁的破坏荷载,应变及挠度变形进行对比分析。然后利用短期荷载作用下,受弯梁的破坏荷载,确定蠕变试验的荷载值,对木梁分别施加0.3倍和0.5倍破坏荷载的长期荷载不同的荷载,研究旋切板胶合木梁在不同荷载作用和不同胶层方向下,LVL梁的蠕变变形发展规律过程。在蠕变经历110天后,卸载,对蠕变后的LVL梁进行受弯性能试验,探究其破坏现象与破坏形式,与未经历蠕变的LVL梁进行对比分析。结合粘弹性力学及经典蠕变模型,根据试验曲线拟合三参量本构模型、Burger模型和修正后的Burger模型中的蠕变系数,对比三种本构模型,得出其适用范围,并确定适用于此次LVL梁的最佳蠕变本构方程。最后,本文运用ABAQUS对LVL梁的蠕变性能进行有限元模拟与分析,采用幂律模型对LVL梁的蠕变进行模拟,模拟结果与试验结果吻合度较高。因此,该研究工作对LVL在结构上的推广有较大的参考价值。
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