不同竹纤维布置下的胶合竹抗剪性能

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Glubam胶合竹材为现代竹结构的重要组成部分和发展方向,因此,充分了解材料的性能,为充分可靠的利用材料提供支持是发展现代竹结构的重中之重。尽管当前,胶合竹在建筑、桥梁中已经推广使用,现代竹结构体系轮廓初现,但是,对其材料的研究还需要继续深入。本文对胶合竹材的抗剪性能作了比较深入全面的研究,旨在通过试验,为竹结构的设计提供试验依据,为强度理论研究和有限元分析提供重要数据,同时为竹结构建筑节点的剪切性能与地震荷载下的结构安全提供一定的参考作用。作者首先对材料的含水率、密度等基本物理性能进行研究。结果表明,胶合竹材是一种含水率稳定,密度较高的新型绿色材料。之后,对课题组进行的抗压试验进行了补充,完善了材料抗压试验的内容,结果表明:横向的抗压强度(26.5MPa)仅为纵向抗压强度(50.8MPa)的一半左右。但是已经大大克服了天然竹材容易径裂的问题,不仅能保证了受力方向的强度,同时确保其他方向上有足够的强度防止失稳破坏,兼具了结构的整体稳定性。在此基础上研究发现,材料的纤维数量对其性能有重要影响。本文的关键工作就是对不同纤维下胶合竹材的抗剪性能进行探究。试验选取了三种不同纤维配比的胶合竹板,通过对试验方案的比选、试验的设计、试件的加工获得了不同纤维数量和不同加载方式对材料的抗剪性能的影响。最后得到的以下结论:(1)对于同种加载方式,纤维的数量将影响剪切强度的大小;(2)不论何种胶合竹板,其面内剪切强度都远低于面外剪切强度;(3)纤维的排列方式主要对材料的面内剪切性能有影响,越是交错排列紧密,面内剪切强度越高。其次,在前文的数据的支持下,作者对胶合竹材的试验进行了分析,对强度的统计分布模型进行拟合,发现面外剪切强度的分布能用Weibull分布来描述,面内剪切强度的分布则较好的符合正态分布。给出了除试验平均值外,材料的容许应力值、由材料性能推导出结构构件的抗力计算公式、95%保证率下的标准值和剪切强度设计值。然后在总结课题组前期的力学试验基础上,给出了4:1典型胶合竹的力学性能的强度设计值与容许应力值。最后,本文根据已有的理论分析和试验数据,建立了剪切强度与纤维数量百分比之间的计算公式,为材料的设计提供计算方法和思路。
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