胶合木植筋节点黏结锚固可靠度分析与设计建议

在胶合木植筋节点拉拔试验研究的基础上,建立了胶合木植筋锚固极限状态方程。对胶合木植筋试件的黏结锚固强度、植筋屈服强度、试件的几何尺寸、计算模式的准确性等参数进行回归统计分析。采用一次二阶矩法(中心点法)对胶合木植筋节点黏结锚固性能进行了可靠度分析,得到了针对不同种类植筋的锚固长度的可靠度解,并提出了植筋锚固长度的抗震设计建议,为木结构植筋技术的推广应用提供了参考依据。     

火灾高温下木结构植筋连接的拉拔性能试验

为了研究木结构植筋连接在火灾高温下的受力性能,本文对10组44个胶合木植筋试件分别开展了室温和高温下的拉拔试验研究,深入分析了胶黏剂种类和植筋杆-胶层界面温度对植筋承载力的影响,研究了试验现象、植筋承载力和滑移性能。试验结果表明:在室温下,传统环氧植筋胶与改性环氧植筋胶的受力性能相差不大;随着植筋杆-胶层界面温度的升高,改性环氧植筋胶的优势越发明显,对于传统环氧植筋胶试件,当植筋杆-胶层界面温度在50℃时拉拔承载力下降了约50%,植筋杆-胶层界面温度超过80℃时拉拔承载力只有室温时的15.4%,而对于本文提出的改性环氧植筋胶,当植筋试件的植筋杆-胶层界面温度在100℃以内时,仍能保持室温极限荷载50%的承载力;在室温时改性环氧植筋胶植筋节点的初始刚度略大,但在高温下改性环氧植筋胶植筋连接的初始刚度显著提高;此外,改性环氧植筋胶试件相对于传统环氧植筋胶试件,其在高温情形下的植筋杆滑移也显著减小。     

轻木结构正交主轴齿板连接承载力试验及分析

为确定轻型木结构正交主轴金属齿板连接节点的受力一变形性能及板齿极限承载力、齿抗滑移承载力,对40个齿板节点试件进行了荷载平行于木纹方向的加载试验.在试验基础上,利用最小二乘原理对数据进行了Foschi公式的曲线拟合,得到该种齿板的荷载-变形曲线;利用概率统计方法对试验数据进行拟合检验,得出该种齿板承载力的概率分布模型,确定了该种齿板的板齿极限承载力标准值和齿抗滑移承载力标准值.分析结果表明,该类节点延性较好,变异性较低.     

混凝土化学植筋锚固强度的解析

讨论了混凝土化学植筋的基本破坏形态,对常见的锥体-黏结复合破坏机理进行了分析;应用莫尔强度理论对混凝土锥体破坏面建立了混凝土抗拔力与锥体高度和混凝土强度的定量关系,基于黏结破坏的试验数据,通过数理统计得出极限平均黏结应力公式,最终建立了极限平衡状态下的承载力公式。进而通过实验数据证实了公式的可靠性,为混凝土植筋的设计计算提供了参考。     

胶合木粘钢顺纹拉拔承载力试验研究

为研究胶合木粘钢连接的顺纹拉拔力学性能,开展了27个胶合木粘钢试件的试验研究,主要变化参数为锚固长度和钢板上的开孔密度或孔间距。对比分析了破坏形态与破坏机制、荷载-滑移曲线和等效黏结强度等结构性能。试验结果表明:锚固长度和钢板上的开孔密度是影响胶合木粘钢承载力的主要因素;粘钢试件破坏模式主要有钢板拉断、钢板屈服、木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏;通过对粘钢试件的合理设计,能够避免发生木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏等脆性破坏,实现具有大承载力和高延性特性的延性破坏形式。最后,基于试验结果提出胶合木粘钢连接的破坏模式判定方法,并给出了设计建议。     

GFRP筋及钢筋抗浮锚杆与基础底板锚固性能试验研究

采用倒置锚杆-基础底板体系,通过现场拉拔破坏性试验,研究GFPR筋和钢筋两种材质抗浮锚杆与基础底板的黏结锚固性能.试验结果表明:GFRP筋和钢筋抗浮锚杆均产生两种破坏形态-滑移破坏与拔断破坏;弯曲处理对两种材质锚杆极限承载力影响效果相反,钢筋锚杆极限承载力随拉拔荷载增大而增大,GFRP锚杆极限承载力随拉拔荷载增大而减小;钢筋抗浮锚杆的Q-S曲线为双折线型,存在明显的拐点,产生拐点的原因是拉拔荷载达到材料屈服强度,而GFRP锚杆无明显屈服阶段,故其Q-S曲线近似线性分布;在分析比较3种描述锚杆Q-S曲线的数学模型的基础上,发现指-幂函数模型能较好地拟合两种不同材质抗浮锚杆的Q-S曲线,能够精准预测GFRP筋及钢筋抗浮锚杆与基础底板的极限抗拔力和滑移变形.研究成果将为GFRP筋在抗浮工程中推广应用奠定基础.     

胶合竹-混凝土组合梁销栓连接性能试验研究

采用植筋螺杆作为连接件,对6组胶合竹-混凝土组合试件进行剪切滑移试验,测得了荷载-滑移曲线、抗剪承载力和抗滑移刚度等基本力学指标,并对不同组合方式进行了分析和比较.研究结果表明:组合试件的主要破坏模式为GluBam在螺杆局部挤胀作用下的纵向开裂和螺杆在胶合竹梁内部产生显著的弯折变形;组合试件的抗剪切性能随着螺杆直径的增大而增强,但提高效应呈递减趋势,选用直径为18mm的螺杆作为连接件较为合理;提高螺杆强度等级对改善组合试件的抗剪切刚度和组合梁的组合效应没有实质性作用;在组合界面设置防水层,对胶合竹梁含水率的影响是暂时的,可以取消.     

变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能,完成了9组中心拉拔试验,分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果,采用厚壁模型,给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解,并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响,使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土;黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加,随着黏结长度的降低而增加;本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.     

全长黏结岩石抗浮锚杆承载性能现场试验

抗浮锚杆具有地层适应能力强、锚固力高、造价低、工期短等优点,具有广阔的工程应用前景.开展了4组13根岩石抗浮锚杆的极限抗拔承载试验,在1根试验锚杆上安装光纤光栅应变传感器进行应力测试,所有试验锚杆均加载至极限破坏状态,从荷载-锚固体顶面位移曲线、锚筋轴力分布、锚筋剪应力分布规律及界面黏结强度等方面进行了分析.结果表明,抗浮锚杆主要出现锚筋-锚固体界面剪切滑移破坏、锚固体-周围岩体界面剪切滑移破坏及锚筋拔断3种破坏形态.试验条件下,黏结长度为2.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力为240 kN,黏结长度不小于3.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力不低于320 kN,承载力高、变形小,能够满足抗浮要求.锚筋轴力自上而下逐渐衰减,锚筋在距锚固体顶面3.0 m以下范围内不受力,建议中风化花岗岩中抗浮锚杆的黏结长度设计值取3.5～4.0 m.锚筋剪应力沿深度呈先增大后减小的趋势,在距锚固体顶面0.45 m的位置达到峰值,约为2.7 MPa.锚筋-锚固体界面平均黏结强度为1.14～1.36 MPa,锚固体-岩土体界面平均黏结强度为0.28～0.37 MPa.     

新型钢筋网约束矩形节点的局部受压性能研究

为研究新型钢筋网约束矩形节点在低强度混凝土中的局部受压性能,对11个试件进行了轴压试验,讨论试件几何参数与体积配筋率对承载力的影响.试验结果表明,在节点钢筋网外围配置箍筋,可以有效改善节点区的抗裂性能;试件相对高度与其极限承载力成反比,但相对高度大的试件具有较大的初裂荷载;钢筋网体积配筋率对极限承载力有一定的提高作用,但对抗裂性能没有明显改善.借鉴约束混凝土本构模型,建立了力学概念清晰的核心混凝土等效应力-应变关系.采用建议的等效应力-应变关系对相关试验试件进行了全过程分析,计算曲线和试验曲线吻合良好.     

植筋在水环境和盐水环境下力学性能试验研究

为研究不同环境中植筋性能的变化规律,进行了普通水环境和盐水环境下植筋试件的拉拔试验,得到了植筋试件的极限承载力、荷载-滑移曲线,分析了不同环境对植筋试件力学性能的影响,得到了植筋试件在不同环境不同锚固长度下力学性能随时间的变化规律。研究表明,在普通水环境中植筋试件的极限承载力、粘结刚度、延性及平均粘结应力随作用时间的增长均有所增加,而在盐水环境中植筋试件的极限承载力、粘结刚度、延性及最大平均粘结应力随作用时间的增长则有所退化。试验结果可为实际工程相似情况下的植筋施工提供参考。     

钢木组合构件自攻螺钉连接抗剪性能试验及理论模型研究

钢木组合结构是现代钢结构与传统木结构相结合的一种高效混合结构方式，自攻螺钉连接是钢木组合结构及构件中常见的连接形式，其连接处的界面滑移特性是影响构件力学性能的关键因素.针对木-木及轻钢-木自攻螺钉连接，开展了单调荷载和循环荷载下的抗剪性能试验，探究了连接的荷载-滑移响应、滞回性能、承载能力、强度及刚度退化规律.试验结果表明：轻钢-木自攻螺钉连接在荷载作用下表现出较高的承载力和较好的延性，与木-木自攻螺钉连接发生螺钉杆剪断的破坏不同，轻钢-木自攻螺钉连接主要发生螺帽嵌入木材的延性破坏，由杨木胶合板制成的连接整体承载力高于OSB板制成的连接.轻钢-木自攻螺钉连接在循环荷载作用下其平均强度退化及平均刚度退化显著.进一步探究了Foschi和Folz理论模型对单调荷载下连接非线性荷载滑移响应的适用性，理论拟合结果与试验结果吻合较好，研究结果可用于指导未来轻钢-木自攻螺钉连接的设计与有限元分析工作.     

高温后植筋胶黏结力学性能试验研究

为了测试工程中植筋胶在高温后的安全性能,对3种常用植筋胶分别在25,60,100,160和260°C恒温加载自然冷却后的黏结力学性能开展试验研究.首先,测试了这3种植筋胶的玻璃转化温度.其次,通过拉伸试验,得出了恒温加载、自然冷却后试件受力与滑移曲线关系,极限黏结承载力和其随温度的损失规律.对试验数据拟合,得出受力与滑移三阶段和四阶段数学模型.研究表明,温度会造成植筋试件力学性能的退化,热塑性植筋胶比热固性植筋胶刚性和耐热性均较差.玻璃转化温度是植筋胶高温后承载力的突变点,是植筋胶正常使用的温度上限并影响着它的高温后使用性能.     

高温下植筋黏结—滑移性能试验研究

为了研究高温下植筋的黏结—滑移性能,进行了高温下3 d植筋试件的拉拔试验.试验采用电炉加热升温,温度范围为25～350℃.当植筋试件加热到达设定温度后,立即进行拉拔试验,每个温度下进行5组试验.试验中量测了植筋试件的温度、拉拔力和滑移.根据试验结果拟合出了极限黏结力,峰值滑移随温度变化的公式.建立了高温下植筋黏结—滑移模型和高温下植筋本构关系模型.试验结果表明,当温度高于350℃后,植筋胶黏结力约为常温下4%,基本丧失承载力.     

带栓钉型钢RPC剪力传递性能试验研究

文章通过5个带栓钉连接件的型钢活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)短柱在单调荷载下的推出试验及1个自然黏结试件的对比试验,研究了带栓钉连接件的型钢RPC短柱的破坏形态、荷载滑移曲线、型钢应变曲线及抗剪承载力等。试验结果表明:带栓钉连接件的型钢RPC推出试件的破坏以RPC劈裂为主,和普通型钢混凝土试件的荷载-滑移曲线一样,大致可分为5个阶段,分别为无滑移段、滑移段、破坏段、荷载下降段及残余段;应力-应变曲线也和普通型钢混凝土相似,在荷载较小时,型钢应变曲线成指数形式,在荷载较大时,由于栓钉剪切变形的影响,栓钉根部混凝土受局部承压作用,近栓钉位置的型钢应变会产生突变。基于试验结果,以非线性断裂力学思想为基础,通过断裂能推出计算试件黏结锚固承载力的公式。计算结果表明,与试验结果相比较,公式计算结果较为保守,可用于工程实际。     

轻型木结构剪力墙新型面板钉节点试验研究

面板钉节点是影响木剪力墙抗侧力性能的重要因素,为提高面板钉节点的工作性能,提出一种黏结硅胶条的新型面板钉节点.并对新型面板钉节点进行了单调加载试验,分析了不同类型钉节点的承载能力、变形能力和破坏模式.试验结果表明:新型面板钉节点较常规钉节点承载力明显提升,当硅胶条与结构胶协同工作良好时,新型面板钉节点的延性、极限位移会得到进一步提升;同时发现顺纹方向加载试件承载能力和初始刚度等均优于横纹方向加载试件.最后对延性较好的新型面板钉节点的荷载-位移曲线进行了拟合,为该新型面板钉节点在轻型木结构剪力墙的有限元研究中提供了合理的恢复力模型.综上,相较于常规钉节点,新型面板钉节点各方面性能显著提升,可用于工程实践推广.     

内嵌钢板销式连接胶合木梁短期受力性能

内嵌多块钢板销式连接是重型木结构最有效的连接方式之一,已越来越广泛地应用于木结构节点连接中.采用四点弯曲加载试验方法,对两根内嵌三块钢板销式连接胶合木梁短期受力性能进行了试验研究,其中一根梁的连接节点位于纯弯段,另一根梁的连接节点位于弯剪段.研究采用此类连接胶合木梁的力学性能、破坏模式以及连接位置对胶合木梁力学性能的影响等,并基于试验结果推导采用此类连接胶合木梁的极限承载力和挠度计算公式.试验结果表明:构件的极限承载力和跨中挠度与连接节点的位置有关,连接节点位于弯剪段胶合木梁的承载力大于连接节点位于纯弯段胶合木梁的承载力;理论计算结果与试验数据符合较好,可为木结构的设计和应用提供参考.     

竖向拼缝对正交胶合木剪力墙抗侧性能的影响

为研究竖向拼缝对正交胶合木(CLT)剪力墙抗侧性能的影响,设计了无竖向拼缝和有竖向拼缝的两种CLT剪力墙试件,对这两种CLT剪力墙试件进行了拟静力往复加载试验,对比了往复荷载作用下两种CLT剪力墙试件的破坏模式、极限承载力、初始刚度、耗能能力和刚度退化特性。研究结果表明:无竖向拼缝CLT剪力墙的极限承载力和初始刚度较有竖向拼缝CLT剪力墙的极限承载力和初始刚度高,且相比于有竖向拼缝CLT剪力墙,无竖向拼缝CLT剪力墙在往复荷载作用下耗散了更多的能量;在相同的侧向位移下,无竖向拼缝CLT剪力墙的抗拔连接节点变形较有竖向拼缝CLT剪力墙的抗拔连接节点变形严重;两种CLT剪力墙试件均表现出了明显的刚度退化现象。     

套筒内锈蚀钢筋与灌浆料黏结性能试验研究

为了研究钢筋锈蚀对灌浆套筒接头连接性能的影响,通过对 20个进行人工锈蚀的试件开展拉拔试验,获得灌浆套筒内不同直径的钢筋在不同锈蚀率情况下的破坏形态、锚固内部钢筋应变和荷载滑移曲线. 对比分析不同直径钢筋在不同锈蚀率情况下的黏结应力分布曲线、相对滑移曲线和不同锚固位置处的黏结滑移曲线. 通过试验结果和理论分析,发现随着...     

植筋框架节点抗震试验研究

通过一个整浇钢筋混凝土节点和三个不同植筋深度的植筋节点试件在低周反复荷载作用下的抗震试验,对比研究了植筋节点的破坏形态、开裂荷载和极限承载力、滞回曲线与骨架曲线、耗能与变形等特性.实验研究结果表明随植筋深度增加,植筋节点各项性能指标与整浇节点较接近,说明化学植筋用于抗震结构具有可行性.