木結(jié)構(gòu)螺栓連接承載性能研究.pdf

1、我國(guó)螺栓連接計(jì)算方法是假定被連接木構(gòu)件的木材材質(zhì)相同，銷槽承壓采用理想彈塑性本構(gòu)模型。而美、歐等國(guó)家銷槽承壓采用剛塑性本構(gòu)模型，考慮被連接構(gòu)件木材的材質(zhì)可以不同，并取多種失效模式中對(duì)應(yīng)的最低承載力作為螺栓連接承載力設(shè)計(jì)值。
　　顯然，國(guó)外的計(jì)算方法更適應(yīng)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的需要，而我國(guó)的計(jì)算方法銷槽承壓采用理想彈塑性本構(gòu)模型更加符合實(shí)際工況，本文通過大量算例對(duì)同種木材采用理想彈塑性模型計(jì)算得到的單剪連接螺栓連接理論承載力與通過剛塑性模型計(jì)

2、算得到的理論承載力結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，承載力計(jì)算結(jié)果差距在17％以內(nèi)。說明我國(guó)原有的螺栓連接計(jì)算假定和推導(dǎo)方法是可行的。
　　本文利用銷槽承壓理想彈塑性本構(gòu)模型進(jìn)行了不同材質(zhì)木材六種破壞模式的螺栓連接承載力理論計(jì)算公式的推導(dǎo)，得到了不同材質(zhì)木材螺栓連接彈塑性理論承載力計(jì)算公式。并通過大量算例對(duì)比了剛塑性模型單剪螺栓連接理論和彈塑性模型理論的計(jì)算結(jié)果，較薄、較厚構(gòu)件銷槽承壓和形成兩個(gè)塑性鉸的破壞模式理論承載力計(jì)算公式相同，形成一個(gè)塑性鉸

3、破壞模式承載力差距不大，鋼銷形成剛體轉(zhuǎn)動(dòng)破壞模式計(jì)算結(jié)果相差較大。
　　此外，我國(guó)木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中取木材的順紋抗壓強(qiáng)度計(jì)算螺栓連接的承載力，作為現(xiàn)代木產(chǎn)品，同一樹種不同強(qiáng)度等級(jí)的木材，由于缺陷的影響，其順紋抗壓強(qiáng)度可以有很大不同，但木材缺陷對(duì)其銷槽承壓強(qiáng)度的影響并不顯著，同樹種不同強(qiáng)度等級(jí)的木材，其銷槽承壓強(qiáng)度并無(wú)很大差別。所以應(yīng)利用銷槽承壓強(qiáng)度確定螺栓連接的承載力。
　　針對(duì)上述問題，本文進(jìn)行了12mm、14mm、16mm

4、、18mm鋼銷直徑的樟子松和東北落葉松順紋、橫紋銷槽承壓試驗(yàn)，共389個(gè)試件，并且分別測(cè)定了其質(zhì)量和含水率，得到這兩種木材不同鋼銷直徑的順紋、橫紋銷槽承壓強(qiáng)度和木材氣干密度、含水率等，為螺栓連接承載力計(jì)算提供了重要參數(shù)，并且通過與美國(guó)、歐洲銷槽承壓強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果對(duì)比，分析了銷槽承壓強(qiáng)度和木材材質(zhì)、螺栓直徑的關(guān)系。
　　進(jìn)行了樟子松、東北落葉松順紋雙剪螺栓連接試驗(yàn)，螺栓直徑分別為12mm、16mm、18mm，共4種破壞模式，48種連接

5、形式，共144個(gè)試件，并利用銷槽承壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)論，對(duì)比分析了螺栓連接試驗(yàn)結(jié)果與彈塑性理論計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)與理論結(jié)果符合較好，差距一般都在15％以內(nèi)，只有一個(gè)試驗(yàn)與理論結(jié)果相差大于20％。此外，進(jìn)行了11個(gè)12mm螺栓直徑樟子松同種木材有墊片的螺栓連接對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)螺栓產(chǎn)生彎曲時(shí)，螺栓產(chǎn)生的“繩索效應(yīng)”對(duì)承載力有一定提高，其中產(chǎn)生塑性鉸的破壞模式中“繩索效應(yīng)”對(duì)螺栓連接承載力提高達(dá)到30％以上。
　　有限元分析彈性階段采用多孔彈