木-轻集料混凝土复合梁抗弯性能试验研究开题报告

 2021-08-08 20:39:24

1. 研究目的与意义

研究的目的:对螺栓连接的木材和轻集料混凝土组合成的复合梁进行弯曲试验研究,通过四点弯曲试验结果,分析螺栓直径、螺栓布置等工艺对复合梁承载能力、弯曲变形、抗滑移变形等力学性能的影响。

意义是:为工程实践提供一些有益的参考,具有一定的社会使用价值,同时对自身所学知识的应用以及实践能力有很大的提升帮助。

2. 国内外研究现状分析

(1)木-轻集料混凝土复合梁是木结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构构件,它通过螺栓等剪力连接件将木材与混凝土构件连接成整体共同承受荷载作用,这样的组合结构可以很大程度上改善木结构房屋的防火能力、强度和刚度,还将会节约成本提高经济效益。在国外木-轻集料混凝土组合构件的研究比较深入,但其对这种新型组合构件的研究和设计还不成熟完善,而在我国这种组合结构研究还处在起步阶段。

(2)南京林业大学材料科学与工程学院、南京林业大学研究生院、南京林业大学风景园林学院、苏州皇家整体住宅系统股份有限公司的阙择利、杨玲、王菲彬、王永兵、吴勇为了获取木结构螺钉连接强度的基础数据,探讨拔钉延迟时间对三种木结构用材握螺钉力性能的影响.试验结果表明:1)3种材料的握螺钉力依次为:落叶松规格材(纵面)>杨木胶合板(板面)>杨木单板层积材(板面);2)随着拔钉延迟时间的延长,落叶松规格材的纵向握螺钉力几乎没有变化;杨木单板层积材和胶合板的板面握螺钉力均呈现先增大、后逐减、再趋于平稳的趋势,其中杨木胶合板的板面握螺钉力变化幅度更小。

(3)中南林业科技大学的陈丽萍通过设计槽口的不同长度、深度、宽度以及栓钉的直径,进行槽口尺寸的参数研究。同时,设计一组只有槽口没有栓钉的连接件与有栓钉的进行比较。通过试验对10组30个木-混凝土组合梁槽口-栓钉连接件推出件进行静载推出试验,探讨了槽口-栓钉连接件的破坏机理和受力性能,分析了槽口-栓钉连接件抗剪承载力的主要影响因素。

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3. 研究的基本内容与计划

(1)查阅文献资料,了解螺钉连接木结构研究现状与发展方向,重点查阅螺钉与木材连接方法,螺钉抗拔与推出受力特性及模型研究等相关资料;主要通过到图书馆查阅相关的文献资料,收集关于轻集料、水泥、木材等原材料的物理、力学性能,常用螺栓连接键的类型和性能,以及常见螺栓的类型与工程应用。并据此预测木材基材成孔后,把螺栓固定在孔中,形成的螺栓与木材的连接键的性能及其螺栓连接的木轻集料混凝土复合梁性能的预估;其次,通过网络资源、图书馆查阅的相关书籍文献,借鉴他人的研究方法和研究成果,确定本课题研究的可行思路。

(2)以螺栓的直径,螺栓的布置间距为因素,采用正交设计法,研究各因素对抗拔粘结力的影响。

(3)照现行最新试验规范,对螺钉的直径,螺钉的植入深度,以及轻集料混凝土的强度设计,木梁的截面尺寸等进行试验。每项试验后,应即使对试验数据进行分析、整理,试验数据必须正确,对错误或偏差较大的结果立即查找原因,及时补救。

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4. 研究创新点

主要通过五组木混凝土组合梁的试验,通过试验研究荷载作用下不同直径螺栓以及螺栓不同布置间距的组合梁的变形以及破坏过程,得到荷载应变曲线、荷载竖向位移曲线及荷载滑移的曲线,研究木-轻集料混凝土复合梁实践的整个工作过程,分析总结剪力连接件的布置间距、剪力连接度等不同因素对组合梁承载力和刚度的影响。根据本文的研究结果,可为木-轻集料混凝土复合梁抗弯性能的进一步研究以及理论分析提供参考。

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