木結(jié)構(gòu)螺栓連接承載性能研究.pdf

1、我國螺栓連接計(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)行了對比，承載力計(jì)算結(jié)果差距在17％以內(nèi)。說明我國原有的螺栓連接計(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塑性鉸的破壞模式理論承載力計(jì)算公式相同，形成一個塑性鉸

3、破壞模式承載力差距不大，鋼銷形成剛體轉(zhuǎn)動破壞模式計(jì)算結(jié)果相差較大。
　　此外，我國木結(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)度等級的木材，其銷槽承壓強(qiáng)度并無很大差別。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個試件，并且分別測定了其質(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、歐洲銷槽承壓強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果對比，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個試件，并利用銷槽承壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)論，對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)，只有一個試驗(yàn)與理論結(jié)果相差大于20％。此外，進(jìn)行了11個12mm螺栓直徑樟子松同種木材有墊片的螺栓連接對比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)螺栓產(chǎn)生彎曲時，螺栓產(chǎn)生的“繩索效應(yīng)”對承載力有一定提高，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