预应力胶合木张弦梁受弯性能试验研究

摘要

胶合木结构作为现代木结构的主要形式,以其绿色节能、劣材优用等优点,在全世界的建筑领域得到广泛应用.但胶合木结构抗拉强度较弱,导致胶合木梁中木材的抗压强度不能充分发挥,发生脆性的受拉破坏,且使用过程中的变形较大.为此,本文提出一种全新的钢木组合构件——可调控预应力胶合木张弦梁,具体开展的研究工作如下:通过对棱柱体胶合木试件的试验研究,总结了试件顺纹受压的破坏模式,得到了几种主要木材的胶合木试件的弹性模量和顺纹抗压强度,分析了试件的延性和强度退化,进而研究了树种类别、树种组合、层板厚度和组坯方式对胶合木顺纹受压性能的影响,为胶合木张弦梁的选材提供依据.研发出丝扣拧张横向张拉的预应力施加系统,并以此制作了可调控预应力胶合木张弦梁,研究了预应力筋数量和预应力值对胶合木张弦梁受弯性能的影响,结果表明:和配置两根预应力筋的梁相比,配置4根预应力筋时,承载力增大3.62％～12.08％,配置6根预应力筋时,承载力增大6.1％～46.09％,外荷载相同时,配置预应力筋数量多的梁变形更小,随预应力筋数量增加,梁在破坏前,跨中截面受压区高度也越大,随预应力值增加,梁的承载力、刚度均增大.对梁进行为期45天的长期加载试验,分析总预加力数值、预应力钢丝数量对梁破坏形态、钢丝应力、长期挠度和蠕变系数等参数的影响,一般情况下蠕变系数在2～3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.