钢筋增强竹材受弯构件的力学性能研究
摘要
重组竹是一种新型竹质材料，具有物理力学性能优良、成本低廉、加工方便等优点。但是重组竹构件的弹性模量低、受弯试件截面刚度小、易发生受拉区竹纤维拉断破坏等，因此提出增强重组竹结构的概念。本文结合增强重组竹结构在国内外的研究现状，通过总结FRP、高强钢丝网、预应力筋等增强竹材受弯构件抗弯性能的特点，给出现有增强方法存在的问题。提出钢筋增强竹梁的课题，在不同钢筋直径、类型等参数变化条件下，研究钢筋增强重组竹梁在四点加载作用下的力学性能。
关键词：竹结构；受弯构件；钢筋；增强；力学性能
ABSTRACT
As a new type of bamboo artificial material, the bamboo scrimber has the advantages of good physical and mechanical properties, low cost, Convenient processing and so on. However, the elastic modulus of bamboo scrimber is low, the rigidity of bending specimen is small, and the tensile failure of bamboo fiber in tensile zone is easy to occur. Therefore, the concept of reinforced bamboo structure is put forward. Based on the research status of reinforced bamboo structure at home and abroad, this paper summarizes the load carrying characteristics of reinforced bamboo structure which reinforced by FRP、high-strength steel wire and prestress steel，and giving problems of extant enhancement methods. A bamboo beam reinforced with bars is put forward. Under conditions of different diameter and types of reinforcement, the mechanical performance of reinforced bamboo beams under four points bending test are studied.
Key words：bamboo structures；flexural members；bars；strengthening；mechanical properties
引言
目前，砖混结构和钢筋混凝土结构是我国最主要的建筑结构体系，这两种体系都需要使用大量的水泥和钢材，其材料能耗高、污染大，废弃后难以降解。在当前发展低碳经济的大环境下，绿色、环保、低碳的新型建筑结构材料是土木工程科技发展的必然方向。我国地处世界竹材分布中心，是世界上竹类资源最丰富的国家，将竹材重新组织并且强化成型制成的重组竹结构是最常见的竹制工程材料之一。但是竹材料受弯能力有限，为了增强其跨越性能，不少学者提出在竹材受弯构件底部粘贴FRP、高强钢丝网，张拉预应力筋等方法增强竹材受弯构件的抗弯性能。
本课题研究内容
本文针对钢筋增强竹材受弯构件的力学性能，研究以下内容：在钢筋直径、钢筋根数等参数变化条件下，研究加筋重组竹梁在四点加载作用下的峰值承载力、峰值位移、极限承载力、跨中应变分布等的变化规律，研究钢筋根数、钢筋直径等参数条件变化时，重组竹梁的抗弯刚度、跨中截面应力分布以及在受弯破坏时的破坏模式，分析不同参数条件下的加固效果。结合有限元分析软件ABAQUS，对试验进行3D有限元建模，与试验结果进行对比，验证有限元模型可靠性，以钢筋直径、钢筋根数、截面宽高比为参数，对3D模型进行进一步模拟分析。本课题对于了解掌握钢筋增强竹材受弯构件力学性能具有重要的意义。
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