现代木-混凝土组合结构桥梁设计理论及应用基础研究项目摘要

随着经济的发展和社会的进步，人们越来越关注建筑的生态和可持续发展。现代木-混凝土组合结构，木材受拉，混凝土受压，能充分发挥两种材料各自的优越性能，克服木结构和混凝土结构自身的诸多不足，已成为一种极具潜力的新型组合结构。在荷载作用下，保证两种材料共同受力和变形协调是充分发挥其承载能力的关键。现代木-混凝土组合结构桥梁的研究和应用尚处于起步阶段，设计理论和设计方法亟待完善。本项目将选取两类典型的柔性和刚性剪力连接件，通过大量的组合构件试验研究，揭示现代木-混凝土组合结构共同受力机理和破坏模式；基于能量原理，通过非线性理论分析和有限元数值模拟，建立现代木-混凝土组合结构桥梁设计理论；通过组合结构桥梁足尺模型试验，验证现代木-混凝土组合结构桥梁设计理论。本项目的研究，将完善该类新型组合结构桥梁设计理论，拓展其应用范围，具有重要的理论意义和广阔的实用价值。

本项目通过对现代木-混凝土组合桥梁进行理论分析和试验研究，揭示现代木-混凝土组合结构共同受力机理和破坏模式，并建立现代木-混凝土组合结构桥梁设计理论，取得了以下研究成果： 1、通过对现代木-混凝土组合结构进行推出试验，揭示了现代木-混凝土组合结构典型破坏形态，获得了各类抗剪连接件的抗剪承载力、抗剪刚度和荷载-滑移曲线等性能指标。 2、通过对木-混凝土组合结构槽口-栓钉连接件和螺栓连接件的抗剪承载力进行理论分析，提出了两种连接件的抗剪承载力理论计算公式。比较试验结果和理论公式计算结果，木-混凝土组合结构槽口-栓钉连接件抗剪承载力公式预测误差小于8%。因此，木-混凝土组合结构钉类连接件理论公式能较好的预测木-混凝土组合结构钉类连接件的抗剪承载力。 3、通过对现代木-混凝土组合结构构件进行静力试验，揭示了该类组合结构在静力荷载作用下的受力性能。结果表明，通过剪力连接件混凝土板和木梁能共同工作，协同变形。当交界面剪力超过混凝土和木梁之间的摩擦力后，交界面剪力完全由连接件承担。 4、通过对现代木-混凝土组合结构桥梁足尺模型进行静、动力试验，发现混凝土板与胶合木梁能够有效地共同工作。当处于弹性变形阶段时，混凝土板与胶合木梁有共同的中性轴，组合结构满足平截面假定。通过对现代木-混凝土组合结构桥梁进行长期性能试验研究，得到５个月的跨中截面混凝土上缘应变时变曲线、木梁下缘应变时变曲线、跨中变形时变曲线。进一步，得到木-混凝土组合梁桥跨中截面混凝土应变徐变曲线和木梁应变徐变曲线。基于Midas Civil有限元分析模型，采用试验得到的徐变曲线，对木-混凝土组合梁桥后期徐变进行预测，得到了跨中截面应力与挠度的长期增长系数，提出了适用于木-混组合梁桥跨中截面挠度长期荷载效应计算公式。 5、通过对现代木-混凝土组合结构螺栓连接件进行低周反复荷载试验，揭示木-混凝土螺栓组合结构的滞回曲线具备以下特点：（1）非线性、非弹性；（2）每个加载周期均发生刚度退化；（3）同一位移幅值下，强度随荷载循环发生退化；（4）滞回环紧缩效应。 2100433B

研究了不同单体对木质素的改性方法及产物的应用。面对数量极大的工业木素，甲醛改性具成本与性能兼顾的优点。木质素与非极性橡胶的共混体系，经高温处理，可达均匀相混，用量在60phr时，主要力学性质与检验用高温耐磨炉法炭黑50phr相当；加入不饱和羧酸盐，会加速交联反应，最高交联密度；在NBR与木素共混体系，可用40%的PVC代替NBR，当木素为50phr时，拉伸强度达25MPa，伸长率500%，抗撕裂强度72KN/M；阻燃橡胶中木素与无机填料有协同效应，添加阻燃增效剂橡胶可达自熄水平；甲醛改性木质素在酚醛模塑料中，可以代替部分酚醛树脂，证明木质素参与了线型酚醛树脂的交联，而对交联活化能没有明显的影响。本研究将木素应用推广到塑料及非极性橡胶中。

内容简介

现代木结构住宅的节点及细部：基础与应用，ISBN：9787111171744，作者：（日）井场重雄、菊池义明、高津昭生2100433B