配筋重组竹受弯性能研究

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重组竹作为受弯构件时,存在承载能力不足,抗弯刚度低,跨越能力弱等缺点,针对这些问题,本文提出配筋重组竹受弯构件,对试验材料的基本力学性能和配筋重组竹受弯构件的力学性能进行试验研究,达到预期效果。针对试验材料,进行钢筋轴向拉伸,重组竹顺纹受压、受拉力学性能试验,分析材料的极限应力、极限应变、弹性极限应变以及弹性模量等参数,并且确定预应力钢筋需要张拉的应变量,根据试验结果提出可以描述钢筋、重组竹应力-应变曲线变化趋势的模型并进行对比验证。本文提出配筋重组竹梁的设计和制作方法,通过在重组竹梁侧面开槽,将钢筋和预应力钢筋植入梁体受拉区域,以环氧树脂作为粘结剂对重组竹受弯构件进行加固,共设计7组重组竹梁,每组两个平行试件共14个试件,对比参数为钢筋直径与预应力等级,通过四点弯曲试验,研究配筋重组竹的受弯性能,对比分析预应力张拉时梁体的变形状况,荷载-挠度曲线,破坏模式,荷载-应变曲线和跨中截面荷载分布状况,与对比梁相比,普通钢筋增强重组竹梁极限承载力为65.16k N~81.29k N,提升3%~28.5%,承载力随着配筋率非线性提升,预应力钢筋增强重组竹梁极限承载力平均值分别为74.43k N和77.19k N,预应力大的B2S12II组极限承载力较B2S12I组承载力有一定提升。随着配筋率的增加,抗弯刚度提升从4.73%~36%,几乎线性相关,截面应变分布也符合规律,钢筋能够与重组竹梁理想的协同受力变形,钢筋的植入能够有效提升重组竹梁受弯力学性能,配筋重组竹受弯构件跨度较普通重组竹梁跨越性能和截面刚度提升效果显著,为实际工程应用提供了参考。通过有限元软件ABAQUS,对配筋重组竹梁进行三维模型的建立并计算,分析预应力张拉时梁体的变形状况,极限状态下梁体和预应力钢筋的云图,荷载-挠度曲线,破坏模式,荷载-应变曲线和跨中截面荷载分布状况。与试件进行对比,规律相似,极限承载力平均绝对误差为在7.47%,抗弯刚度计算结果误差均值仅2.94%,中性轴位置的变化与试验结果完全一致,因此可以证明有限元模型的精确性,并为相似类型的有限元模拟分析奠定基础。根据等效截面原则和材料属性应力-应变简化模型,计算配筋重组竹梁在弹性阶段截面中性轴位置,参考复合截面弯曲刚度计算公式,计算出理论弯曲刚度值,与试验相比误差最大值仅3.62%,绘制曲线与试验曲线和模拟曲线初始阶段曲线完全重合;提出极限状态下预应力相关的破坏弯矩理论公式和方法,计算结果和试验值平均值仅3.83%,与有限元模拟结果相比最大误差仅6.01%,验证理论计算、有限元模拟、试验结果三者的可靠度。
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