木-钢组合箱梁抗弯性能试验及有限元对比分析

摘要：

[目的]为促进木结构在大型工程中的应用范围,本研究提出了一种以落叶松胶合木板作为上下翼板、焊接冷弯薄壁槽钢作为腹板并通过螺栓连接的木-钢组合箱梁.[方法]采用分级加载的方式分别对 3 根木-钢组合箱梁和1根木箱梁进行弯曲加载试验,观测组合箱梁和木箱梁在荷载作用下翼缘和腹板的应变变化、挠度的发展、破坏过程及形态变化,研究其抗弯极限承载力和抗弯刚度等力学性能,并基于ABAQUS建立了有限元模型对组合箱梁及胶合木箱梁进行数值模拟分析.[结果]组合箱梁的翼板与腹板组合性能较好,最终均为下翼缘木板受拉断裂的破坏模式,同时伴随着钢材局部屈曲和上翼缘木材的局部劈裂等破坏;木箱梁为腹板顺纹剪切破坏.相比胶合木箱梁,组合箱梁的抗弯极限承载能力平均提升了30.33%,但初始刚度平均降低了34.42%;根据翼板横向应变分布计算了木箱梁和木-钢组合箱梁上翼缘的剪力滞系数以及有效分布宽度.有限元模型与试验结果吻合良好,能有效预测木-钢组合箱梁及胶合木箱梁的弯曲性能.[结论]木-钢组合箱梁充分发挥了木材和钢材的力学性能,相比于纯木箱梁,抗弯承载力提升显著,说明木-钢组合箱梁是一种科学合理的组合形式,研究成果可为木-钢组合箱梁的后续研究提供一定的理论基础.

关键词：木-钢组合箱梁、胶合木箱梁、螺栓连接、承载力失效试验、有限元分析

所属期刊栏目：43

分类号：S781.21(森林采运与利用)

资助基金：湖南省科技创新团队项目;中南林业科技大学科研项目

在线出版日期：2023-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：178-189