三种截面形式重组竹柱轴心受力性能试验研究

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重组竹是以毛竹等竹材为原料,经过剖丝、浸胶等工艺压合而成的新型复合竹材,其本身具有强度大,成本低,可再生等优点。目前重组竹主要用作竹地板、外墙饰面和家具制造等领域,但在结构工程领域应用较少。本文针对现状,主要对重组竹柱轴心受力性能进行研究。首先对重组竹的物理力学性能进行试验研究,得到了密度、含水率、吸水率、吸水膨胀率、顺纹抗压强度、水平剪切强度6项力学参数,在顺纹抗压试验中得到顺纹抗压强度、顺纹抗压弹性模量和泊松比等弹性常数,建立了顺纹受压状态下重组竹的荷载-位移模型。接着进行重组竹柱的轴心受压试验,选取实心柱、空心柱和工字型柱三种截面形式,高度为1m、1.5m、2m,共9组试件,每组三根,共制作了 27根试件进行轴心受压试验,对试验现象和结果进行分析,比较三种截面柱的破坏特征和受力性能,将试验值和木结构设计规范计算值对比,探讨重组竹柱破坏机理,从应用角度,建立了重组竹实心柱的承载力计算公式,与试验值吻合良好。对重组竹柱进行特征值分析和非线性分析,结合损伤力学知识,建立了重组竹柱轴心受压本构模型,使用ABAQUS软件对重组竹实心柱进行屈曲模拟,获得屈曲应力云图、等效位移云图和弯曲变形图,模拟值和试验值拟合度较好。随后选取3根2m高度重组竹实心柱进行轴心受压蠕变试验,蠕变应力分别为极限压应力的0.2倍、0.4倍、0.6倍,试验时间为三个月,试验期间记录试件蠕变应力、柱中挠度和温湿度变化情况,分析蠕变影响因素,将蠕变试验曲线与吴培增论文Findley方程对比验证。运用粘弹性力学和流变力学相关知识分析重组竹材料的蠕变机理和蠕变模型,建立了考虑温湿度影响因素的重组竹三参量蠕变模型,使用ORIGIN软件进行非线性拟合,建立足尺重组竹柱的蠕变本构方程,用ABAQUS软件模拟重组竹实心柱的蠕变应力,模拟结果和试验值拟合度较好。由于目前国内外并无结构用重组竹相关规范,研究成果旨在为重组竹材在工程结构上的推广应用提供理论支撑。
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