現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用基礎(chǔ)研究

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)現(xiàn)代木-混凝土組合橋梁進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究，揭示現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)共同受力機(jī)理和破壞模式，并建立現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)理論，取得了以下研究成果： 1、通過(guò)對(duì)現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行推出試驗(yàn)，揭示了現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)典型破壞形態(tài)，獲得了各類(lèi)抗剪連接件的抗剪承載力、抗剪剛度和荷載-滑移曲線(xiàn)等性能指標(biāo)。 2、通過(guò)對(duì)木-混凝土組合結(jié)構(gòu)槽口-栓釘連接件和螺栓連接件的抗剪承載力進(jìn)行理論分析，提出了兩種連接件的抗剪承載力理論計(jì)算公式。比較試驗(yàn)結(jié)果和理論公式計(jì)算結(jié)果，木-混凝土組合結(jié)構(gòu)槽口-栓釘連接件抗剪承載力公式預(yù)測(cè)誤差小于8%。因此，木-混凝土組合結(jié)構(gòu)釘類(lèi)連接件理論公式能較好的預(yù)測(cè)木-混凝土組合結(jié)構(gòu)釘類(lèi)連接件的抗剪承載力。 3、通過(guò)對(duì)現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行靜力試驗(yàn)，揭示了該類(lèi)組合結(jié)構(gòu)在靜力荷載作用下的受力性能。結(jié)果表明，通過(guò)剪力連接件混凝土板和木梁能共同工作，協(xié)同變形。當(dāng)交界面剪力超過(guò)混凝土和木梁之間的摩擦力后，交界面剪力完全由連接件承擔(dān)。 4、通過(guò)對(duì)現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁足尺模型進(jìn)行靜、動(dòng)力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混凝土板與膠合木梁能夠有效地共同工作。當(dāng)處于彈性變形階段時(shí)，混凝土板與膠合木梁有共同的中性軸，組合結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足平截面假定。通過(guò)對(duì)現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行長(zhǎng)期性能試驗(yàn)研究，得到５個(gè)月的跨中截面混凝土上緣應(yīng)變時(shí)變曲線(xiàn)、木梁下緣應(yīng)變時(shí)變曲線(xiàn)、跨中變形時(shí)變曲線(xiàn)。進(jìn)一步，得到木-混凝土組合梁橋跨中截面混凝土應(yīng)變徐變曲線(xiàn)和木梁應(yīng)變徐變曲線(xiàn)?；贛idas Civil有限元分析模型，采用試驗(yàn)得到的徐變曲線(xiàn)，對(duì)木-混凝土組合梁橋后期徐變進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到了跨中截面應(yīng)力與撓度的長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)，提出了適用于木-混組合梁橋跨中截面撓度長(zhǎng)期荷載效應(yīng)計(jì)算公式。 5、通過(guò)對(duì)現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)螺栓連接件進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，揭示木-混凝土螺栓組合結(jié)構(gòu)的滯回曲線(xiàn)具備以下特點(diǎn)：（1）非線(xiàn)性、非彈性；（2）每個(gè)加載周期均發(fā)生剛度退化；（3）同一位移幅值下，強(qiáng)度隨荷載循環(huán)發(fā)生退化；（4）滯回環(huán)緊縮效應(yīng)。 2100433B

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注建筑的生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)，木材受拉，混凝土受壓，能充分發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)越性能，克服木結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)自身的諸多不足，已成為一種極具潛力的新型組合結(jié)構(gòu)。在荷載作用下，保證兩種材料共同受力和變形協(xié)調(diào)是充分發(fā)揮其承載能力的關(guān)鍵?，F(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁的研究和應(yīng)用尚處于起步階段，設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法亟待完善。本項(xiàng)目將選取兩類(lèi)典型的柔性和剛性剪力連接件，通過(guò)大量的組合構(gòu)件試驗(yàn)研究，揭示現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)共同受力機(jī)理和破壞模式；基于能量原理，通過(guò)非線(xiàn)性理論分析和有限元數(shù)值模擬，建立現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)理論；通過(guò)組合結(jié)構(gòu)橋梁足尺模型試驗(yàn)，驗(yàn)證現(xiàn)代木-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)理論。本項(xiàng)目的研究，將完善該類(lèi)新型組合結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)理論，拓展其應(yīng)用范圍，具有重要的理論意義和廣闊的實(shí)用價(jià)值。

研究了不同單體對(duì)木質(zhì)素的改性方法及產(chǎn)物的應(yīng)用。面對(duì)數(shù)量極大的工業(yè)木素，甲醛改性具成本與性能兼顧的優(yōu)點(diǎn)。木質(zhì)素與非極性橡膠的共混體系，經(jīng)高溫處理，可達(dá)均勻相混，用量在60phr時(shí)，主要力學(xué)性質(zhì)與檢驗(yàn)用高溫耐磨爐法炭黑50phr相當(dāng)；加入不飽和羧酸鹽，會(huì)加速交聯(lián)反應(yīng)，最高交聯(lián)密度；在NBR與木素共混體系，可用40%的PVC代替NBR，當(dāng)木素為50phr時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)25MPa，伸長(zhǎng)率500%，抗撕裂強(qiáng)度72KN/M；阻燃橡膠中木素與無(wú)機(jī)填料有協(xié)同效應(yīng)，添加阻燃增效劑橡膠可達(dá)自熄水平；甲醛改性木質(zhì)素在酚醛模塑料中，可以代替部分酚醛樹(shù)脂，證明木質(zhì)素參與了線(xiàn)型酚醛樹(shù)脂的交聯(lián)，而對(duì)交聯(lián)活化能沒(méi)有明顯的影響。本研究將木素應(yīng)用推廣到塑料及非極性橡膠中。

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現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)住宅的節(jié)點(diǎn)及細(xì)部：基礎(chǔ)與應(yīng)用，ISBN：9787111171744，作者：（日）井場(chǎng)重雄、菊池義明、高津昭生2100433B