木材-钢填板销连接在斜拉荷载条件下力学性能研究

课题在基金委资助下开展了木材-钢填板销连接受拉和受弯试验，同时也开展了胶合木销槽承压强度等材性试验研究。考虑了如木材密度、销钉直径、荷载与木纹角度、销钉数量等对连接刚度的影响，建议了木材-钢填板销连接刚度计算公式。建立了考虑材料非线性、几何非线性和接触的三维有限元模型，该模型能准确地预测连接的承载力、刚度和破坏位置。结合试验结果，比较了各国设计规范中木材-钢填板销连接承载力设计公式的优缺点，并推荐了木材-钢填板销连接承载力计算方法。借助数值模型开展了木材-钢填板销受弯连接的几何参数研究，优化连接设计，发展了木材-钢填板销连接抗弯承载力设计方法。 此外，也开展了胶合木在单轴和多轴受力状态下的力学性能研究。综述了木材强度准则的研究进展，进行了胶合木在单轴和双轴受力状态下的力学性能试验，得出了不同受力状态下木材的应力-应变曲线、破坏形态和破坏强度，讨论了现有木材强度准则在胶合木中的适用性。 2100433B

木材-钢填板销连接是现代大型木结构中一种常用的连接方式，它的力学性能直接影响木结构的整体力学性能，是木结构设计的一个重要方面。本项目拟采用试验和数值模拟相结合，开展在斜拉荷载条件下木材-钢填板销连接的力学性能研究。通过改变斜拉角度，销钉尺寸，销钉数量，销钉间距和销钉排列方式等几何参数，测量钢木连接的荷载-滑移曲线，研究其对连接力学性能的影响。建立三维非线性有限元模型，考虑材料非线性，几何非线性以及木材、钢板和销钉之间的接触和摩擦。通过与试验曲线比较，校验有限元模型的有效性，利用该有限元模型开展应力分析，确定影响连接破坏的应力参数。结合对应力和几何参数的分析结果，推导和建立通用的木材-钢填板销连接承载力设计公式。本项目对认识连接破坏的内在机理有重要意义，开展的设计理论也将弥补欧美木结构规范在斜拉荷载条件下连接承载力设计上的不足，为国内木结构规范对这种连接模式的设计提供参考。

世界上最早的一座钢筋混凝土斜拉渡槽是西班牙的坦佩尔渡槽(AqueductatTempul，Spain)，于1925年建造(如图)，主跨60.3米，边跨各20.1米，对称布置，采用中部带挂梁的结构体系，挂梁与悬臂梁间设伸缩缝，缝中作止水设备。阿根廷的图伯拉水道斜拉桥，主跨130米，1977年建成通水。中国的四川省1975年修建了一座管径为72厘米，主跨200米，全长400米的输油管道斜拉结构;斜拉式渡槽也在广西得到采用。

斜拉索上端锚固于塔架上，下端固结于槽身侧墙上的支承点以支承槽身。支承点之间的间距不宜过大，可采用6～8米的密索布置型式;塔架之间的距离(称主跨)则可以加大。如不对斜拉索施加预拉力，则槽身属于弹性支承连续梁。如对斜拉索施加预拉力，并调整斜拉索的刚度(主要改变斜拉索面积)，可使主梁(槽身)及塔架主要部位的位移和内力达到更理想的程度。斜拉索的水平分力对槽身纵向是十分有利的压力。施工时将斜拉索内力调整后，最后在跨中合龙，跨中基本上不产生自重拉力，槽身主要承受轴向压力与弯矩，属于偏心受压构件，对槽身纵向配筋与抗裂是十分有利的。由于槽身的自重、水重等基本上是全跨径均匀分布的，如整体布置得当，有可能使塔两侧相对应的斜拉索水平分力接近相等，从而减小塔架因承受不均衡力而产生的弯矩，这是保证塔身纵向稳定的关键。

斜拉式渡槽是合理利用不同材料的一种结构型式，混凝土塔墩是受压为主的构件，钢筋混凝土塔架和槽身是偏心受压构件，高强钢丝斜拉索是受拉构件，这就充分发挥了材料各自的特性，使这种渡槽的跨越能力可以比拱式渡槽更强，适用于各种流量、各种地基和跨度较大、河谷较深的情况。但这种渡槽需要高强钢丝，施工技术要求也较高，对抗风稳定性也需进一步探讨研究。

中文名称

斜床板

英文名称

clinotabula

定　　义

拉长下倾的床板。

应用学科

古生物学（一级学科），古无脊椎动物学（二级学科），腔肠动物门（三级学科）