[发明专利]一种古建筑木构件的剩余抗压承载力测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种古建筑木构件的剩余抗压承载力测定方法，属于木材科学与工程技术领域。

背景技术

目前，由于非破坏性阻力仪和应力波测试设备的可携带性、检测范围适用性和可操作性，而被广泛应用于古建筑构件的剩余力学性能检测和勘查等方面。但也存在一定的局限性，存在以下几个问题：(1)破坏性试验的开展。由于古建筑木构件的文物属性，可供用于足尺木构件力学性能测试的原材料十分有限，导致往往仅依靠非破坏性阻力仪测试和应力波测试来定性地评价古建筑足尺木构件的剩余抗压承载力，无法做到定量评估。(2)多个单元区间的划分。对于古建筑木构件，往往采用单区间的应力波测试和阻抗仪测试结果来进行古建筑木构件的力学性能评价，即沿足尺木构件纵向仅包含一对应力波测试点和沿足尺木构件横截面周长上仅布置一对阻抗仪测试点，导致单区间预测结果与足尺木构件的实际密度、弹性模量和承载力之间存在较大误差。

发明内容

本发明的目的是提出一种古建筑木构件的剩余抗压承载力测定方法，以克服已有技术不足之处，提出一种新的古建筑木构件抗压承载力的评定方法，以准确定量地评估古建筑中木构件的剩余抗压承载力。

本发明提出的古建筑木构件的剩余抗压承载力测定方法，包括以下步骤：

(1)将待测古建筑被替换的残损木构件加工成标准小试件，标准小试件的尺寸为20×20×30mm，对标准小试件进行物理力学性能测试，得到标准小试件的微钻阻力值的平均值F、应力波传播波速v和抗压强度f；

(2)以上述微钻阻力值和应力波传播波速为独立变量，对上述抗压强度进行回归分析，得到拟合参数值A、B：f＝A+BFv²；

(3)通过现场检测，获取待测古建筑木构件的非破坏性检测数据，具体过程如下：

(3-1)沿待测古建筑木构件的表面纵向布置k对测试点，分别测试应力波沿每对测试点路径方向的应力波传播波速，取k对测试点的应力波传播波速的平均值，作为待测古建筑木构件的应力波传播波速v₁；

(3-2)在待测古建筑木构件的横截面圆周上均匀布置i对径向对称测试点，将每个测试点到横截面中心的距离等分为n个区间，从横截面表层到圆心形成n个圆环，每个圆环的面积记为A_g(g＝1,……,n)；

(3-3)分别测定每个测试点到横截面圆心的微钻阻力值曲线，将每个阻力值曲线划分为n个区间，根据每个区间的阻力值曲线得到该区间的平均阻力值，将所有测试点的微钻阻力值曲线中相同区间的平均阻力值的平均值作为相应圆环的阻力值，记为F_g(g＝1,……,n)；

(4)将步骤(3-1)得到的应力波传播波速v₁、步骤(3-3)得到的圆环的阻力值F_g代入步骤(2)的回归方程中，得到每个圆环的抗压强度f_g(g＝1,……,n)，分别将每个圆环的抗压强度与该相应圆环的面积A_g相乘，计算得到古建筑木构件的剩余抗压承载力为：Σg=1nfgAg.]]>

本发明提出的古建筑木构件的剩余抗压承载力测定方法，其优点是：本发明测定方法利用建立的基础数据库和现场的非破坏性检测来计算古建筑足尺木构件的剩余抗压承载力，综合标准小试件的非破坏性应力波测试、阻抗仪测试和破坏性抗压强度测试结果来建立基础数据库，因此比单独依靠非破坏性检测的结果的准确性更高；本发明测定方法中的现场测试操作简便且快速，仅涉及到非破坏性的微损阻抗仪测试和无损应力波测试，因此可以有效的保护古建筑不因检测而受到破坏；本发明测定方法将古建筑木构件的横截面划分为多个单元区间，分别计算每个单元区间的抗压强度，能够准确、有效并定量地计算古建筑足尺木构件的剩余抗压承载力。本发明测定方法得到的测定结果，可以为古建筑木结构保护和修缮方案的制定提供可靠的数据支持。

附图说明

图1是本发明方法中涉及的沿待测古建筑木构件的表面布置的纵向k对测试点的示意图。