论文部分内容阅读
现代木结构具有质量轻承载力高、绿色环保、施工方便、抗震性好、造型优美的优点。自20世纪80年代开始,我国逐步引进现代胶合木结构建筑。针对制约我国木质工程构件与结构建造技术难题,为我国自主建造大跨重型工程木结构提供技术支撑和推广应用,开展对胶合木拱的力学性能研究十分必要。本论文选用花旗松木材和间苯二酚胶黏剂加工制作胶合木拱构件。针对两种压弯荷载工况(跨中单点加载和1/4跨单点加载)下花旗松胶合木圆弧拱平面内受力及稳定性能进行了试验研究和有限元分析,对胶合木拱平面内受力失稳全过程进行加载试验分析,得到了试件平面内稳定极限承载力和破坏形式及机理,分析了矢跨比对试件面内稳定承载力的影响。同时,借助有限元软件分析了非线性因素及初始缺陷对拱肋面内承载力的影响。具体内容如下:(1)花旗松材性试验为揭示花旗松胶合木在顺纹方向不同受力情况下的本构关系以及为后续胶合木拱试件试验和理论分析提供依据,本文对花旗松木材顺纹的抗压、抗拉及抗弯力学性能进行了试验研究,得到了花旗松木材顺纹方向的受力本构关系。(2)压弯作用下胶合木圆弧拱平面内稳定试验选用工程中较为常见的胶合木圆弧拱,对4根花旗松胶合木圆弧拱的平面内稳定承载力进行试验研究,试件设计的主要参数为矢跨比(1/6和1/5)和荷载类型(跨中单点加载和1/4跨单点加载)。描述和研究了整个试验过程的试验现象和破坏形态,得到了试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,分析了矢跨比对落叶松胶合木圆弧拱平面稳定承载力的影响。同时,参考我国《木结构设计规范》(GB 5005-2003)中压弯木构件设计公式,求出等效柱的极限轴力,根据拱的内力与外荷载的关系,求出拱的极限荷载且理论计算结果与试验结果吻合良好。(3)基于试验结果的有限元模型的建立及分析应用ABAQUS有限元分析软件建立了胶合木圆弧拱的3D有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行对比,二者吻合性较好,在此基础上借助有限元软件进一步分析了非线性因素、初始缺陷对胶合木拱平面内稳定性能的影响。