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        GFRP筋增強膠合木梁抗彎性能研究?

        2017-04-26 12:07:50王菲彬楊曉琳徐偉濤王長菊李哲瑞闕澤利
        林產(chǎn)工業(yè) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:承載力研究

        王菲彬 楊曉琳 徐偉濤 王長菊 李哲瑞 闕澤利

        膠合木結(jié)構(gòu)由于具有綠色環(huán)保、性能優(yōu)良、工業(yè)化程度高等特點得到廣泛應(yīng)用[1]。但在大型公共建筑以及橋梁等大跨結(jié)構(gòu)中,單純的膠合木制品不能滿足結(jié)構(gòu)的安全使用要求[2],因此,需要對膠合木制品進行增強。而纖維復(fù)合材料(FRP)具有重量輕、強度高、施工方便、抗腐蝕能力好等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)的維修加固領(lǐng)域[3]。

        目前,國內(nèi)學(xué)者對于采用FRP布/板增強木構(gòu)件進行了大量研究。例如,馬建勛和謝啟芳[4,5]均對碳纖維布加固木梁的抗彎性能進行了研究,結(jié)果表明碳纖維布對木梁有較好的加強效果。楊會峰[6]對FRP增強膠合木梁的受彎性能進行了研究,并提出了受彎承載力的計算模型。淳慶等[7]通過碳-芳混雜纖維布加固木梁,加固后抗彎承載力和剛度都有了一定程度的提高,基于實驗數(shù)據(jù)又提出了碳-芳混雜纖維布加固木梁的抗彎承載力的計算公式。闕澤利等[8]研究了鹽分對CFRP加固膠合木順紋抗剪強度的影響,研究表明CFRP的粘貼方式對膠合木的抗剪性能有一定影響。

        少數(shù)學(xué)者對FRP筋增強木構(gòu)件進行了研究,如朱世駿等[9]對植入GFRP筋的膠合木試件進行了粘結(jié)錨固性能的研究。國外學(xué)者Mehrab Madhoushi等[10]在LVL和膠合木中嵌入GFRP筋進行增強,并對其進行了抗疲勞試驗研究。多數(shù)研究采用的增強方式是將FRP筋嵌在木構(gòu)件的中間,而將FRP嵌在木構(gòu)件的底部或頂部進行增強的研究鮮有報道。并且,與常用的碳纖維增強材料(CFRP)相比,玻璃纖維(GFRP)增強材料價格更便宜,在滿足強度要求的情況下,采用GFRP材料進行增強將會降低生產(chǎn)成本。筆者將采用GFRP筋嵌在膠合木梁底部和頂部的方式對其增強,并測試其抗彎性能,以期為GFRP筋增強膠合木梁的應(yīng)用提供參考。

        1 試驗概況

        1.1 試驗材料

        試件材料選用加拿大鐵杉(Tsuga canadensis),等級為HQ級,含水率為14.53%,密度為0.548 g/m3,鐵杉層板寬度為85 mm,厚度為34 mm。由蘇州某工廠制作長度為3 230 mm,截面尺寸為85 mm×170 mm的5層膠合木梁。纖維增強材料選用GFRP筋,直徑為12 mm,重量為210 g/m,極限抗拉強度為1 000 MPa,極限抗剪強度150 MPa,彈性模量為45 GPa。膠黏劑為西卡公司生產(chǎn)的Sikadur-31 CF Normal,雙組份、觸變性環(huán)氧樹脂膠黏劑,該膠使用時要求木材和GFRP筋的表面必須干凈、干燥,無灰塵、油脂、舊有涂層及抹灰等污染物,以保證木材與GFRP筋有效粘結(jié)。該膠固化時間為3~7 d。

        1.2 試件設(shè)計

        A組試件為空白試件,不對其進行任何處理,其余試件采用日本原產(chǎn)Makita鏤機對其進行開槽,并且槽貫穿整根膠合木梁。槽的寬度為17 mm,深度為17 mm,槽口形狀有方形和圓形兩種形式。試件的參數(shù)和截面形式分別見表1和圖1。

        表1 試件參數(shù)Tab.1 Specimen parameters

        1.3 試驗裝置

        圖1 試件截面形式(單位:mm)Fig.1 Cross section of test specimens (mm)

        試驗在最大荷載為50 kN的WDW-300E微機控制電子式萬能試驗機上進行,采用分配梁實現(xiàn)四點彎曲加載。試驗參照標(biāo)準(zhǔn)BS EN 408—2003《木材結(jié)構(gòu).結(jié)構(gòu)木材和膠合板木材.某些物理和機械特性的測定》[11]中有關(guān)膠合木梁抗彎性能的測試要求進行。

        在加載頭處墊鋼板,以減少集中應(yīng)力對試驗的影響,鋼板尺寸為150 mm×110 mm×13 mm。正式開始前先預(yù)加載300 N的力,使加載頭與試件緊密接觸。加載速度按照標(biāo)準(zhǔn),以5 mm/s勻速加載。

        試驗中共使用了6個精度為0.1 mm的YHD-100型位移計(見圖2 中W1、W2、W3、W4、W5、W6),用于測定膠合木梁跨中及加載點處的位移。試驗數(shù)據(jù)由DH3817動靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)采集。加載示意圖如圖2所示。

        圖2 加載示意圖Fig.2 The schematic diagram of loading

        2 試驗現(xiàn)象及破壞模式

        空白試件A1~A3在加載至15 kN左右時,開始出現(xiàn)響聲。試件在加載過程中,斷斷續(xù)續(xù)地出現(xiàn)響聲,并隨著荷載的增加斷裂聲增大。試件A2、A3在加載至35 kN左右時,伴隨著較大的響聲,試件突然斷裂。而A1在加載至31.63 kN時,木材被壓潰,這是由于膠合木梁底部存在一個較大的木節(jié),木節(jié)處產(chǎn)生裂紋。

        開槽未增強梁B1、C1、D1、E1在荷載為9 kN左右時,開始出現(xiàn)輕微的響聲,但未出現(xiàn)明顯裂紋。20 kN左右時,膠合木梁產(chǎn)生較大開裂聲,并出現(xiàn)明顯的裂紋。達到極限荷載時,伴隨著劇烈響聲,膠合木梁斷裂。

        增強梁B2、C2、D2、E2 在加載至9.92~17.4 kN時,開始出現(xiàn)響聲。加載過程中,支座處發(fā)出斷斷續(xù)續(xù)的響聲,達到極限荷載時,伴隨著巨大的響聲,試件破壞。

        試件的破壞模式存在一個共同點:從側(cè)面觀察,在中部偏下位置呈現(xiàn)順紋劈裂的破壞形態(tài),在跨中附近出現(xiàn)橫紋開裂并延伸到底部;在膠合木梁底部跨中附近出現(xiàn)斜向裂紋。雖然,增強梁的木材也出現(xiàn)破壞現(xiàn)象,但由于有加強筋的保護作用,其裂紋前后未發(fā)生貫通(圖3);而未增強梁出現(xiàn)前后貫通的巨大裂縫(圖4)。

        圖3 增強梁破壞模式Fig.3 Failure mode of strengthen beams

        圖4 未增強梁破壞模式Fig.4 Failure mode of unstrengthen beams

        膠合木梁底部,槽棱呈橫紋斷裂,槽底趨于順紋斷裂,并且增強梁的裂紋范圍較?。▓D5)。增強梁木材破壞,加強筋與膠層脫離但未被拉斷,加強筋被壓成拋物線的形式,同時,加強筋的最低點分別位于兩加載頭下方(圖6)。在膠合木梁頂部,未發(fā)現(xiàn)任何破壞現(xiàn)象。

        圖5 膠合木梁底部破壞模式Fig.5 The failure modes of glulam beams at the bottom

        圖6 GFRP筋變形形態(tài)Fig.6 Deformation pattern of GFRP rods

        3 結(jié)果分析

        3.1 槽口位置對增強效果的影響

        由圖7可知,空白試件A的極限荷載為35.98 kN,延性系數(shù)(構(gòu)件最大撓度與構(gòu)件屈服撓度之比)為1.55;未增強梁B1-2F-0和C1-4F-0的極限荷載分別為22.70、23.79 kN,和空白試件A相比,分別降低了36.91%、33.88%,B1-2F-0和C1-4F-0的延性系數(shù)分別為1.20、1.31,降低了22.58%、15.48%。兩試件的荷載位移曲線的斜率明顯小于試件A的曲線斜率,說明開槽后試件的剛度明顯降低。開槽對膠合木梁有一定的破壞作用,使膠合木梁的性能大幅降低。對比B1-2F-0和C1-4F-0可以發(fā)現(xiàn),B1-2F-0的極限荷載和延性系數(shù)均低于C1-4F-0。另外,在加載初期兩試件曲線斜率非常接近,但當(dāng)加載到20 kN左右時,C1-4F-0的斜率開始大于B1-2F-0,試件C1-4F-0的剛度大于B1-2F-0。說明在膠合木梁的受拉區(qū)和受壓區(qū)同時開槽比僅在受拉區(qū)開槽對試件的破壞程度更小。由于膠合木梁的受力特征,在2個加載點區(qū)域,木梁受到的彎矩為最大區(qū)域,由于底部開槽致中下部抗彎矩性能明顯降低,從而使得木梁易于在中下部出現(xiàn)破壞。

        圖7 槽口位置對增強效果的影響Fig.7 The influence of groove position on the strengthen effect

        增強梁B2-2F-G和C2-4F-G的極限荷載分別為36.38、38.52 kN,和空白試件A相比提高了1.11%、7.06%。試件B2-2F-G和C2-4F-G延性系數(shù)分別為1.84、2.15,較試件A增加了18.71%、38.71%。在加載初期,兩試件的剛度接近,到加載后期時,試件C2-4F-G的剛度略大于試件B2-2F-G的剛度。試件C2-4F-G和試件B2-2F-G相比,極限承載力和延性系數(shù)提高了5.88%、16.85%。

        3.2 槽口數(shù)量對增強效果的影響

        由圖8可知,未增強梁D1-3F-0,其極限承載力為23.20 kN,明顯低于空白試件A,但是較試件B1-2F-0提高了2.2%。加載初期試件D1-3F-0與試件B1-2F-0的剛度基本一致,加載至17 kN左右時,試件D1-3F-0的剛度開始小于試件B1-2F-0,而到加載后期時,試件D1-3F-0的剛度幾乎接近于0。試件D1-3F-0的延性系數(shù)為1.66,和試件B1-2F-0相比提高了38.3%。

        圖8 槽口數(shù)量對增強效果的影響Fig.8 The influence of groove numbers on the strengthen effect

        增強梁D2-3F-G的極限荷載為31.62 kN,與試件A相比降低了12.12%,和試件B2-2F-G相比降低了13.08%。而其剛度也明顯小于試件A和試件B2-2F-G。增強材料數(shù)量的增加沒有使試件的極限荷載和剛度有所提高,反而大幅降低,其原因可能是增加增強材料數(shù)量的同時開槽數(shù)量也隨之增加,而開槽對于試件的破壞大于GFRP筋的增強作用。雖然試件D2-3F-G的承載力和剛度沒有提高,但其延性性能得到了較大程度的改善,其延性系數(shù)比試件A和試件B2-2F-G分別提高了47.1%、23.9%,究其原因是GFRP筋的高抗拉、抗壓性能發(fā)揮了作用,槽口數(shù)越多,GFRP的作用就越明顯,木梁的延性系數(shù)也越大。

        3.3 槽口形狀對增強效果的影響

        由圖9可知,未增強梁E1-2Y-0的極限荷載為25.92 kN,與空白試件A相比降低了27.96%,而與試件B1-2F-0相比提高了14.19%。試件E1-2Y-0的延性系數(shù)較試件B1-2F-0提高了29.17%,與試件A相比沒發(fā)生變化。試件E1-2Y-0的剛度雖然明顯小于試件A的剛度,但與試件B1-2F-0相比增長了13.33%。試件E1-2Y-0的極限承載力、延性性能、剛度均優(yōu)于試件B1-2F-0,說明圓形槽口比方形槽口對于試件的破壞程度更小,其原因是因為方形槽口的轉(zhuǎn)角區(qū)域存在著應(yīng)力集中,在外力的作用下,集中應(yīng)力區(qū)域?qū)⒁子诎l(fā)生破壞,反之圓形槽口影響要小得多。

        圖9 槽口形狀對增強效果的影響Fig.9 The influence of groove shape on the strengthen effect

        增強梁E2-2Y-G的極限荷載為37.48 kN,比試件A提高了4.17%,而試件B2-2F-G較試件A僅提高了1.11%。試件E2-2Y-G的延性系數(shù)為2.28,試件B2-2F-G的延性系數(shù)為1.84,兩者分別較試件A提高了47.10%、18.71%。另外,由圖9(a)可以看出,試件E2-2Y-G的荷載位移曲線斜率和試件A幾乎一致,到加載后期大于試件A的曲線斜率,即試件E2-2Y-G的剛度到加載后期大于試件A的剛度。而與試件B2-2F-G相比,其剛度則略大。試驗結(jié)束后發(fā)現(xiàn)采用方槽增強時,GFRP筋相對木材和膠層有相對錯動,而圓槽幾乎沒有(圖10)。采用圓槽對試件進行增強的效果優(yōu)于用方槽的增強效果,除了圓槽對于試件的破壞程度較小外,圓槽可以使GFRP筋與木材更好的粘結(jié)在一起。

        4 結(jié)論

        圖10 槽口形狀對破壞模式的影響Fig.10 The influence of groove shape on the failure mode

        1)在膠合木梁上開槽,使試件的極限承載力和剛度大幅降低,在膠合木梁底部開兩個圓槽相對于文中提到的其他開槽方式,對試件的破壞程度最?。?/p>

        2)同時在膠合木梁受拉區(qū)和受壓區(qū)進行增強比僅在受拉區(qū)增強的效果要好,極限荷載和延性系數(shù)提高了5.88%、16.85%;在木梁受拉區(qū),增加GFRP筋的數(shù)量,膠合木梁的極限承載力和剛度不僅沒有增加,反而大幅降低,但延性性能得到改善;采用圓槽對膠合木梁增強的效果優(yōu)于采用方槽對木梁的增強效果;

        3)采用開圓槽的方式增強及在受拉區(qū)和受壓區(qū)同時進行增強都使膠合木梁的性能得到大幅提高,但考慮到成本問題,推薦使用開圓槽的方式進行增強。

        [1] 陸偉東, 楊會峰, 劉偉慶, 等. 膠合木結(jié)構(gòu)的發(fā)展,應(yīng)用及展望[J]. 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2011, 33(5):105-110.

        [2] 張仲鳳, 周先雁. 玻璃纖維增強膠合木的力學(xué)性能試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu), 2012, 24(7):139-141.

        [3] 許清風(fēng), 朱雷. FRP加固木結(jié)構(gòu)的研究進展[J]. 工業(yè)建筑, 2007,37(9):104-108.

        [4] 馬建勛, 蔣湘閩, 胡平, 等. 碳纖維布加固木梁抗彎性能的試驗研究[J].工業(yè)建筑, 2005, 35(8):35-39.

        [5] 謝啟芳, 趙鴻鐵, 薛建陽, 等. 碳纖維布加固木梁抗彎性能的試驗研究[J].工業(yè)建筑, 2007, 37(7):104-107.

        [6] 楊會峰, 劉偉慶. FRP 增強膠合木梁的受彎性能研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報, 2007, 28(1):64-71.

        [7] 淳慶, 潘建伍, 包兆鼎. 碳-芳混雜纖維布加固木梁抗彎性能試驗研究[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2011, 41(1):168-173.

        [8] 闕澤利, 滕啟城, 王菲彬, 等. 鹽分對CFRP加固膠合木順紋抗剪強度的影響[J]. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(自然版), 2015, 44(4):436-441.

        [9] 朱世駿, 楊會峰, 陸偉東, 等. GFRP筋與膠合木粘結(jié)錨固性能試驗研究[J]. 結(jié)構(gòu)工程師, 2012, 28(5):142-148.

        [10] Madhoushi M, Ansell M P. Experimental study of static and fatigue strengths of pultruded GFRP rods bonded into LVL and glulam[J].International journal of adhesion and adhesives, 2004, 24(4):319-325.

        [11] BS EN 408:2003 Timber structures-structural timber and glued laminated timber- Determination of some physical and mechanical properties[S].2003.

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