胶合木是一种融入了现代加工技术且强质比高、环保美观的工程复合木,也是一种可持续发展的绿色建筑材料,现已因其优越的性能而被广泛应用于工程领域。随着人们生活水平提高、环境日益恶化,我国正实施“低碳环保、节能减排”的政策,大力提倡发展绿色建材,化解过剩产能,促进木结构产业优化升级,而胶合木的制造及应用将有助于解决目前的现状。然而,我国对胶合木的研究及应用起步较晚,落叶松胶合木构件的力学性能仍是一片盲区,相关的制造及设计规范仍不完善。为了推广落叶松胶合木在我国的应用,本文首先研究了胶合木制造工艺及弹性模量评估方法,对落叶松胶合木梁开展了受弯性能、疲劳性能、剪切性能及蠕变性能研究,主要的研究工作和成果包括以下几方面。1、针对国内落叶松胶合木构件制造及应用现状,从落叶松层板的选择、指接工艺、组坯工艺及胶合工艺4个方面探讨了胶合木制造的关键技术,确定了各环节的制造工艺参数,并介绍了胶合木的质量控制及检验要点,为胶合木的工业化生产提供了依据。开展了落叶松清材小试件的受压、受弯、剪切、受拉试验,分别分析了其破坏形态,得到了落叶松清材的顺纹抗压强度、抗弯强度、顺纹剪切强度、顺纹抗拉强度2、为了确保胶合木的加工质量,采用超声波法、应力波法、横向振动法3种无损检测方法测试了胶合木梁的动弹性模量,并与静弹性模量进行对比分析,试验结果表明:3种无损检测方法测试的动弹性模量均大于其静弹性模量,其大小顺序依次为:Eu>EsW>Et>Est。通过对静、动弹性模量的线性回归分析可知,两者之间具有较为显著的线性相关性。横向振动法所测结果呈现的相关性最高,误差最小,是最准确且最好的一种方法,可以用来预测评价胶合木梁的弹性模量。3、对四组不同尺寸的胶合木梁开展了抗弯性能试验,探讨了胶合木梁的破坏形态及破坏机理,对胶合木梁的受力全过程进行了系统分析,研究了落叶松胶合木梁的抗弯强度尺寸效应、延性、挠度及抗弯承载力。试验结果表明:随着尺寸的增大,胶合木梁的抗弯强度逐渐降低,具有明显的尺寸效应。基于Weibull脆性断裂理论,建立了两参数的Weibull模型,利用斜率法得到了落叶松胶合木梁长度与高度的组合尺寸效应系数为0.275;提出了一个基于应变的延性系数计算方法,并在此基础上得到了改进的挠度计算公式;结合胶合木柱的抗压试验,提出了一个弹塑性的拉压本构关系模型,并基于该模型,利用极限应变法推导出了落叶松胶合木梁抗弯承载力计算方法,该方法计算结果与试验结果吻合较好。4、通过落叶松胶合木梁的等幅抗弯疲劳试验及静力对比试验,分析了落叶松胶合木梁疲劳破坏形态与破坏机理,研究了其刚度退化规律及疲劳特性。研究结果表明:落叶松胶合木梁的受压侧逐步损伤导致承载力降低而最终发生受拉破坏或顺纹剪切破坏;落叶松胶合木梁的抗弯刚度随疲劳循环次数基本呈线性退化,应力水平越高,其刚度退化速率越快,并得到了落叶松胶合木梁的刚度退化方程。随着应力水平的增大,落叶松胶合木梁的疲劳寿命逐渐降低;在应力比为0.2,应力水平为0.55倍极限抗弯强度时,疲劳循环次数超过200万次,满足构件有限寿命疲劳设计的要求,说明胶合木梁具有较好的疲劳特性;对试验数据进行回归分析,初步得出了落叶松胶合木梁的S-N曲线数学表达式。5、基于疲劳模量分别采用线性损伤、非线性损伤及热力学损伤理论得到了相应的损伤演化方程,拟合方程曲线与试验结果吻合良好;基于宏观唯象学的损伤理论,并结合疲劳损伤演化方程,推导出了胶合木梁剩余疲劳寿命和剩余弯曲强度的表达式,由此可以求得给定疲劳应力水平、损伤变量值下的剩余疲劳寿命和剩余弯曲强度,为胶合木梁的安全性能评估提供参考;运用灰色系统理论建立了单变量的GM(1,1)疲劳寿命预测模型,此外,基于刚度退化方程和累积损伤理论推导出了一个疲劳寿命预测方法,两者的预测值与试验结果均较吻合,可以减少疲劳试验工作量及经济损耗。6、采用不同的加载方式对不同尺寸的落叶松胶合木梁进行了剪切性能试验,分析了胶合木梁的破坏形态和破坏机理,研究了加载方式、截面积及剪跨比对胶合木梁剪切强度的影响。试验结果表明:落叶松胶合木梁剪切破坏形态均为顺纹错动破坏,荷载-位移曲线具有明显的两阶段非线性特征;随着剪跨比的增大,抗剪强度近似呈线性降低;抗剪强度随着构件截面积的增大而逐渐减小,且是构件截面积的幂指数函数。通过对比分析得到了落叶松胶合木梁抗剪强度与清材剪切强度的经验表达式。7、进行了 3组不同应力水平下的胶合木梁蠕变性能试验,分析了胶合木梁的蠕变变形机理,探讨了蠕变经历对胶合木梁静力性能的影响,研究了蠕变变形规律。结果表明:蠕变经历降低了胶合木梁的弹性模量;随着应力水平的增大,瞬时蠕变变形、稳态阶段的变形速度及总蠕变变形均不断增大。基于Burgers蠕变模型,利用origin软件对试验数据进行拟合,该模型拟合精度较好,可以用来预测短期蠕变,并得到了不同应力水平下落叶松胶合木梁的蠕变本构模型和蠕变特性常数。为了能预测长期蠕变,引入一参数k来改进Burgers模型,并对胶合木梁的长期蠕变进行了预测,预测结果与实际较为吻合。