加载制度对轻型木桁架性能影响的试验研究.pdf

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1、加载制度对轻型木桁架性能影响的试验研究*ExperimentalStudyonImpactofLoadingSystemuponLightweightWoodTrussPerformance范佳南吕品田’龚洪1、重庆大学土木工程学院重庆400045；2、重庆大学材料科学与工程学院重庆400045摘要：木材在荷载时间效应下具有蠕变的性质，通过对3榀芬克式轻型木桁架进行不同持荷时问的静力加载试验，研究了加载制度对轻型木桁架的蠕变和整体性能的影响，以期为轻型木桁架的应用提供参考。关键词：轻型木桁架持荷时间蠕变挠度极限荷载中图分类号：TU756．4+3／文献标识码B【文章编号】1004—1

2、001(2012)11-1098—031-2加载程序0引言试件的设计标准荷载为1．6kN，破坏荷载R为木结构建筑具有轻质高强的、抗震性能好等优点。轻型6．25KN，采用分级加载。试验加载制度参照《木结构试验方木桁架是将规格木材用齿板连接而成的桁架体系，在欧美法标准》，试验的加载程序分为以下3个部分：国家拥有广泛的应用。国内有不少学者对木材的荷载时间1．2．1预加载效应进行研究，但对木桁架整体性能的试验都采用直接破每榀桁架均进行1次预加载，预加载至0．6，每级荷坏加载的方式，不能很好地模拟木桁架在实际的工作状态。载停留30min，然后卸载至空载，停留30min。通过预加载本文选取了3

3、榀跨度为4．8m的芬克式轻型木桁架，通过检查设备工作是否正常，同时消除初始缝隙的影响。试验研究了在不同的加载制度下，木材的蠕变对木桁架整i．2．2标准荷载加载体性能的影响，供轻型木桁架的应用参考。首先，逐级加载至1Pk，持荷60min然后卸载至空载，停留30min。接着以同样的程序逐级加载到1Pk，并对3榀1试验概况桁架分别持荷24h、34h、44h。最后卸载至空载，停留1．1试验设计30min。本试验共设计了3榀芬克式轻型木桁架，编号分别为1．2．3破坏性加载wJ4、WJ5、WJ6，试验木桁架如图1所示。其跨度均为4．8m，分级加载至设计荷载，每1级停留30min。在设计荷高度为

4、1．2m，矩形截面尺寸为38mm×89mm。载持荷60min之后，逐级加载至试件破坏，1R至2pk时每级加载0．25kN，2R之后每级加载0．125kN。1．3加载方式及量测方案为了实现轻型木桁架的静力逐级加载，自行设计了1套反力加载装置。通过杠杆原理对配重进行放大，从而实现等效集中荷载作用于屋脊节点以及上弦节点。加载时，杠杆的一端使用螺杆锚固于地槽，中间支点通过木垫块作用于木桁架上的加载点，另一端则悬挂吊盘，通过逐级放置已称图1试验设计木桁架重的沙袋来进行加载。本文中每榀桁架放置8cm长标距应变片40片，5cm百分表23个。应变片布置于节问杆的两端，杆的两侧对称注：本项目为重庆大

5、学SRTP基金资助项目。布置，用于测量桁架杆件的应变。百分表布置如图2所示，作者简介：范佳南(1989一)，男，本科，工程师。其中：1～13表用于测量各杆件之间的相对转角，14～通讯地址：重庆市沙坪坝区重庆大学B区十舍607室(400045)。收稿日期：2012—10—0719、21、23表用于测量各节点位移和桁架的跨中挠度，1o98I2o12一¨B1mdjng20#、22#表用于测量上弦杆与下弦杆的相对位移。试验过程3试验结果及分析中每10min采集1次数据。同时在E、G、F3个加载点附近设置由三脚架组成的侧向支撑系统，以防止加载过程中桁3．1试验结果架平面外失稳破坏(图2)。木

6、桁架的试验结果如表1所示。虽然3榀试件的持荷时间、极限荷载不同，但他们的破坏模式却很一致，都是由于支座节点的齿板拔出或剪断而导致桁架的整体失效。当荷载加至最终加载等级时，试件已经破坏，因此取其极限荷载为最终加载等级的上一级荷载。从表l中可以看出，随着图2桁架支撑及百分表布置标准荷载阶段持荷时间的延长，卸载后其跨中残余挠度有了一定的增长。2试验现象及破坏模式表1试验结果试件WJ4在分级加载至1时，木桁架工作稳定，没有项目试件WJ4WJ5WJ6观察到明显现象。在设计荷载持荷24h并卸载后，木桁架、标准荷持荷时间／ll243444跨中稳定的残余挠度为0．28mm。在破坏性加载阶段，加载载

7、阶段跨中残余挠度／mm0．280．570．86最终加载等级353638到设计荷载之后即可观察到桁架逐渐增大的变形，同时支破坏加极限荷载／kN6356．4756．725座节点处的齿板开始出现滑移。在加载至3之后，支座处载阶段跨中最大挠度／mm9．6213．O916．84齿板可以观察到明显的拔出，达到2mm，继续加载可以听破坏位置支座A齿板支座A齿板支座D齿板及上弦节点F到木材的撕裂声。在荷载加至34级(6．35kN)时，桁架下弦的跨中挠度达到9．62mm，支座节点A处齿