玄武岩纤维增强整体木梁抗弯性能的理论与试验研究
发布时间：2020-07-07 14:53
【摘要】：从古至今,在我国的建筑史中,木结构作为我国建筑重要的结构形式之一,在我国建筑史中占有重要的地位。因此保护这些的珍贵历史遗产是一个大的时代课题,其中对以木结构为主的古建筑保护修缮的重要手段就是对其进行加固,因此对既有的以木质结构为主的建筑进行保护性加固技术研究是具有现实意义的。采用将木材与玄武岩纤维增强材料复合粘贴,对原有木材进行性能改良制作成为复合建筑构件,利用多层(多段)普通长直度、普通径级的木材纵向拼接成玄武岩纤维增强整体木梁,既使得原有的古建筑材料得到了二次利用,又可以在力学性能上满足整体建筑对木梁受力方面的要求。本文在总结现有研究成果的基础上,通过采用不同类型木材与玄武岩纤维材料拼接方案对玄武岩纤维增强整体木梁抗弯性能的影响来追求受力性能最好的拼接方案。通过对11根实木梁以及与玄武岩纤维板复合粘贴后的整体木梁进行的受弯静力试验,进行了玄武岩纤维增强整体木梁木梁抗弯性能的理论与试验研究。试验结果表明,粘贴玄武岩纤维板能够改善提高木梁的抗弯性能,在极限抗弯承载力方面改善幅度较大。粘贴一层玄武岩纤维板的纤维增强整体木梁抗弯极限承载力比实木梁低,粘贴两层玄武岩纤维板的纤维增强整体木梁承载力与实木梁相差无几,粘贴两层玄武岩纤维板并施加预应力的纤维增强整体木梁的极限抗弯承载力超过了实木梁18.56%。在已有的木梁受弯模型理论的基础上,同时考虑试验情况,经过简化演绎得到新的木梁受弯计算模型,推导出了纤维增强整体木梁受弯承载力的计算公式。利用有限元软件ANSYS分析模拟六组木梁的承载力和变形情况。通过大量的模拟试验计算得到了木梁荷载—挠度曲线和受弯方向应力云图,并与抗弯试验和理论分析的到的结果相对比,验证了所建立的木梁ANSYS受弯模型能够较为真实地模拟实木梁和纤维增强整体木梁的变形和受力情况。
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU366.2
【图文】：
图 2-1 测点布置及加载装置Fig. 2-1 Arrangement of measuring points and loading device玄武岩纤维增强整体木梁纵向组合方式玄武岩纤维增强整体木梁，由于待拼接木材为多段普通长直度，其长度较短，纵向需拼接，拼接方式为木板（1）用榫齿（3齿缝处用粘结胶（4）粘结，在受拉区为提高拼接节点的抗拉武岩纤维布（5）裹敷加强。如图 2-2 所示。
图 2-1 测点布置及加载装置Fig. 2-1 Arrangement of measuring points and loading device1、玄武岩纤维增强整体木梁纵向组合方式对于玄武岩纤维增强整体木梁，由于待拼接木材为多段普通长直度、普通径级的层板，其长度较短，纵向需拼接，拼接方式为木板（1）用榫齿（3）交错插合连接，齿缝处用粘结胶（4）粘结，在受拉区为提高拼接节点的抗拉能力，齿缝处用玄武岩纤维布（5）裹敷加强。如图 2-2 所示。
图 2-3 纤维增强整体木梁横向拼接方式Fig.2-3 Fiber reinforced whole beams transverse joint method（附图标记：1-木板、1.1-最外侧木板、2-玄武岩纤维板、2.1-第一玄武岩纤维板、2.2-第二玄武岩纤维板、3-榫齿、4-粘结胶、5-玄武岩纤维布）3、玄武岩纤维增强整体木梁施加预应力Ⅵ组木梁为对木梁受拉区底层玄武岩纤维板施加了预应力的木梁，采用预弯法施加预应力。具体施加方法如下：将纤维增强整体木梁构件固定在两端支座上，利用加载设备对构件跨中截面施加垂直向下荷载。使构件产生一定的预变形。在持载的情况下，将玄武岩纤维板粘贴在受压面上。在阴凉干燥通风处养护至 BFRP 板同木梁受压面粘贴密实，本次试验养护了 72 小时后卸去试验机上的荷载，同时撤去为保证粘贴密实而压在梁上的混凝土块，而后利用梁的回弹产生预拉力。最后将施加完预应力的纤维增强整体木梁翻转 180 度，形成预应力纤维增强整体木梁。由于预弯的方式相当
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU366.2
【图文】：
图 2-1 测点布置及加载装置Fig. 2-1 Arrangement of measuring points and loading device玄武岩纤维增强整体木梁纵向组合方式玄武岩纤维增强整体木梁，由于待拼接木材为多段普通长直度，其长度较短，纵向需拼接，拼接方式为木板（1）用榫齿（3齿缝处用粘结胶（4）粘结，在受拉区为提高拼接节点的抗拉武岩纤维布（5）裹敷加强。如图 2-2 所示。
图 2-1 测点布置及加载装置Fig. 2-1 Arrangement of measuring points and loading device1、玄武岩纤维增强整体木梁纵向组合方式对于玄武岩纤维增强整体木梁，由于待拼接木材为多段普通长直度、普通径级的层板，其长度较短，纵向需拼接，拼接方式为木板（1）用榫齿（3）交错插合连接，齿缝处用粘结胶（4）粘结，在受拉区为提高拼接节点的抗拉能力，齿缝处用玄武岩纤维布（5）裹敷加强。如图 2-2 所示。
图 2-3 纤维增强整体木梁横向拼接方式Fig.2-3 Fiber reinforced whole beams transverse joint method（附图标记：1-木板、1.1-最外侧木板、2-玄武岩纤维板、2.1-第一玄武岩纤维板、2.2-第二玄武岩纤维板、3-榫齿、4-粘结胶、5-玄武岩纤维布）3、玄武岩纤维增强整体木梁施加预应力Ⅵ组木梁为对木梁受拉区底层玄武岩纤维板施加了预应力的木梁，采用预弯法施加预应力。具体施加方法如下：将纤维增强整体木梁构件固定在两端支座上，利用加载设备对构件跨中截面施加垂直向下荷载。使构件产生一定的预变形。在持载的情况下，将玄武岩纤维板粘贴在受压面上。在阴凉干燥通风处养护至 BFRP 板同木梁受压面粘贴密实，本次试验养护了 72 小时后卸去试验机上的荷载，同时撤去为保证粘贴密实而压在梁上的混凝土块，而后利用梁的回弹产生预拉力。最后将施加完预应力的纤维增强整体木梁翻转 180 度，形成预应力纤维增强整体木梁。由于预弯的方式相当
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 左宏亮;卜大伟;郭楠;何东坡;;玄武岩纤维复合材料对胶合木梁受弯性能的影响[J];东北林业大学学报;2015年04期
2 梁振武;刘清;李s慊
本文编号：2745257
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