可调控预应力胶合竹木梁受力性能及设计方法研究

Prestressed glued bamboo-wood beam, the prestressing tendon subjected to tension while the bamboo-wood composite in composite by prestressing glued bamboo-wood composite, is a kind of large-span horizontal member. The advantage of prestressed glued bamboo-wood beam is that the stress state is improved, the deformation decreases and the material is fully used. The research content and method are followed: firstly, a method of prestressing which can adjust the deflection of the beam, called prestressing bamboo-wood beams by wringing screws transversly, is given.Secondly, suitable bamboo and wood is selected to make cube specimens, and the influence of tree species, thickness of laminates, species of glue, gluing techniques and assemble pattern to the basic property of material in composite area such as strength and elastic modulus is studied. Thirdly, high-strength bamboo-wood composite suitable to be prestressed is made, then prestressed glued bamboo-wood beam is made and experiments are carried out to study the influence of prestressing value and number of prestressing tendon to the mechanical behavior and failure mode of glued bamboo-wood beam. Compared among failure mode, load carrying capacity and deformation of beams with creeping, without creeping and beams recovered after creeping, the influence of creeping on prestressed glued bamboo-wood beam is evaluated. Finally a complete calculation theory and design method is presented.

对胶合的竹木复合材施加预应力，可改善其受力状态，减小变形，充分利用材料，从而形成一种预应力筋受拉，竹木复合材受压的大跨度水平构件- - 预应力胶合竹木梁。在提出一种可在使用过程中随时对梁的挠度进行调控的预应力施加方式- - 丝扣拧张横向张拉法后，选取合适的竹材和木材，制成立方体试件，研究树种、层板厚度、胶的种类及涂胶工艺以及组坯方式对受压区竹木复合材强度及弹性模量等基本材性的影响，制成适合施加预应力的高强竹木复合材，并以此形成预应力胶合竹木梁进行试验，研究预应力值和预应力筋数量对胶合竹木梁受力性能和破坏形态的影响，对比没有发生蠕变的梁、发生蠕变的梁和蠕变后调整恢复的梁的破坏形态、承载力及变形，评价蠕变对预应力胶合竹木梁的影响，最终形成一套完整的计算理论和设计方法。

对胶合的竹木复合材施加预应力，可改善其受力状态，减小变形，充分利用材料，从而形成一种预应力筋受拉，竹木复合材受压的大跨度水平构件——预应力胶合竹木梁，针对此构件，本项目开展如下研究工作：. 提出了一种可在使用过程中随时对梁的挠度进行调控的预应力施加方式——丝扣拧张横向张拉法，该方法操作简单、易于安装、不受场地限制，并且能够实现使用过程中对预应力的随时调控。. 选取4种木材和2种竹材制成22组，132个棱柱体试件，考虑竹、木材料种类、组合、层板厚度、组坯方式等因素的影响，对比分析试件的破坏形态、顺纹抗压强度、弹性模量及延性。随后，从选材层面进行9根梁的受弯性能，研究梁的破坏形态、弯曲弹性模量和极限承载力。最终采用杨木和重组竹间隔布置的方式，构成预应力胶和竹木梁。. 通过12组，36根梁的试验，研究预应力钢丝数量和预加力数值大小对预应力胶合竹木梁短期受弯性能的影响。当预加力数值相同时，随钢丝数量增加，梁的承载力增大，与配置2根钢丝的梁相比，配置4根钢丝时，承载力增大12.5~37.3%，配置6根钢丝时，承载力增大22.8~86.4%；外荷载相同时，配置钢丝数量多的梁变形较小；当钢丝数量相同时，随预加力数值增加，梁的承载力增大，但刚度基本不变。进行预应力梁的有限元分析，并与试验结果进行对比。完成3组9根普通胶合竹木梁的对比试验，结果表明，普通梁呈明显的脆性破坏；当极限承载力相同时，预应力胶合竹木梁可节约木材12.9~53.0%，降低造价27.1~40.8%。最后，验证了预应力胶合竹木梁符合平截面假定，提出了此类构件的承载力计算公式。. 对14根预应力胶合竹木梁进行为期60天的长期加载试验，分析总预加力数值、预应力钢丝数量、长期荷载大小对竹木梁破坏形态、钢丝应力、长期挠度和蠕变系数等参数的影响。结果表明，当总预加力数值相同时，钢丝数量越多，蠕变系数越小，钢丝总应力损失先减小后趋于稳定；当钢丝数量相同时，总预加力数值增大，蠕变系数和总应力损失均先减小后增大；随长期荷载增大，蠕变系数先增大后减小，总应力损失增大，一般情况下蠕变系数在1.2~1.8范围内；长期加载后的破坏试验表明，蠕变使梁的延性下降，调控后梁的承载力和刚度均增大，但延性略有降低。最后，提出了基于蠕变影响的预应力胶和竹木梁的长期刚度计算公式。