CLB板及FRP网格复合CLB板受弯性能研究

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使用竹材作为建筑结构的主要材料进行设计和施工是现代结构设计领域重要的创新和尝试,然而,竹子是小直径的空心圆柱体,形状、性能等均不能满足现代建筑结构的建造要求,因此,本文提出一种正交胶合竹材料,该材料由多层竹层板胶合而成,层板为原竹加工成的、纤维单向排列的重组材,上下相邻层板间的纤维排列方向呈90度,胶合完毕后进行常温负压处理,称为正交胶合竹(Cross-Laminated Bamboo,简称CLB),双向受力更为均衡。考虑到胶合竹因材料特性、承载力、刚度及抗震性能等还有待进一步提高,因此为进一步提高胶合竹的力学性能,可将胶合竹与高强度、高弹性模量的材料复合。而FRP材料具有轻质高强、耐腐蚀且施工方便的特点,因此考虑将FRP材料与胶合竹材复合。本文利用理论与试验相结合的方法,针对正交胶合竹材料(CLB)板和FRP网格复合胶合竹材料板,主要进行了以下几个方面的工作:(1)在试验材料的力学性能试验中,测定了重组竹材的抗拉、抗压、抗弯强度、弯曲弹性模量及剪切模量,同时还对试验中所用到的FRP材料进行了材料性能试验,测定了其抗拉强度及弹性模量。所测得的试验材料的力学性能,为后面CLB板及FRP网格复合CLB板受弯性能试验研究和有限元分析提供了依据;(2)制作了三组正交胶合竹(CLB)板进行受弯试验研究,考虑了叠合层数和层板厚度对受弯性能的影响,对三种试件的荷载位移曲线、荷载应变曲线、极限承载力等受弯性能指标进行了对比分析,并参照CLT板的受弯承载力计算方法,提出了CLB板受弯承载力计算方法。试验结果表明CLB板的承载力符合我国《建筑结构荷载规范》中对屋面板和楼面板的要求,且同等条件下,叠合层数越多、层板越厚,受弯性能越好;(3)制作了两组不同工艺制成的FRP网格复合CLB板进行受弯试验研究,试验结果表明,在压制重组竹层板时将FRP网格埋入竹束中,将FRP网格和竹束一起压制成重组竹层板,再进行正交胶合竹板的常温负压制成的FRP网格复合CLB板能够有效提高CLB板的极限承载力,对CLB板的刚度和延性也有很大的增强;(4)通过ABAQUS有限元软件对CLB板及FRP网格复合CLB板进行了有限元分析,分析验证了本文提出的CLB板及FRP网格复合CLB板的受弯性能,并将试验结果与有限元分析结果进行了比较,两者吻合得很好,为今后正交胶合竹及FRP与竹材复合材料的研究提供了参考依据。
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