木—混凝土粘结性能试验与有限元分析

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随着经济的发展和社会的进步,可持续发展问题和生态建设的理念逐渐受到人们的重视。木材作为唯一可再生的绿色建材再次受到重视,但由于木材的短缺和木结构本身的缺陷,组合木结构应时代而生。但木与混凝土交界面上的粘结滑移性能的研究还处于空白。为了考察自然粘结和剪力件作用下木-混凝土试件交界面上的粘结力学性能,根据剪力件的类型的不同和数量的差异、锚固长度大小设计制作了10个木-混凝土短柱试件,其中一个为混凝土与木自然粘结的对比试件,并完成了这些试件的推出试验,采集了数据,并与ABAQUS有限元软件的仿真模拟结果进行了对比,综合分析了木-混凝土的粘结滑移机理、荷载-滑移特征、木材应变分布、剪力件的受力情况等。通过试验与分析得出以下结论:(1)木与混凝土的自然粘结作用由化学胶结力、机械咬合力和摩擦阻力组成,在不同的受力阶段,分别或同时发挥作用。(2)推出试件标准的荷载-滑移曲线大致包括4个阶段:无滑移段、滑移段、破坏段和下降段。(3)在锚固长度和连接件数量的相同的情况下,角钢形式剪力件试件的极限承载力最高,与极限荷载相对应的自由端的滑移最小;斜向螺栓和垂直角度螺栓试件的承载力基本相同,但是斜向对滑移的限制要好于垂直角度螺栓试件。(4)在较低的荷载作用下,有螺栓剪力件和无剪力件面木材沿高度的应变呈指数分布,当荷载增加到一定程度后,无螺栓剪力件的木材侧面的应变呈现出中间附近处的应变最大、两端较小的情况,不再满足指数分布;角钢形式剪力件试件有剪力件面和无剪力件面木材沿高度的应变呈现近似的指数分布。(5)剪力件基本上不起太大的作用,整个试验过程中剪力件变形基本上处于弹性阶段。(6)ABAQUS模拟结果与试验结果吻合较好,即模拟过程中选取的材料模型、单元模型和分析模型是合理的。
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