[发明专利]一种体内预应力胶合木梁抗弯承载能力的分析方法

说明书

本发明公开了一种体内预应力胶合木梁抗弯承载能力的分析方法，包括以下几个步骤：步骤一、获取体内预应力筋胶合木梁的结构参数；步骤二、根据步骤一获取的结构参数，计算体内预应力胶合木梁危险截面的应变关系；步骤三、计算截面各区域合力；步骤四、根据截面内力平衡条件，计算截面抵抗弯矩；步骤五、增大最大拉应变，重复步骤二～步骤四，直至木材的最大拉应变或最大压应变达到极限值，得到预应力胶合木梁的极限弯矩。本发明按上述步骤，给出了体内预应力胶合木梁抗弯承载能力的分析方法，可准确、方便地计算出抗弯承载力，为体内预应力胶合木梁抗弯承载能力的确定提供了有力的理论指导。

技术领域

本发明涉及一种体内预应力胶合木梁抗弯承载能力的分析方法，属于木结构的设计技术领域。

背景技术

胶合木是以原木为主要原材料，采用高性能的环保型胶粘剂，利用现代木材加工技术制成的复合木材。由于具有节能环保、结构性能优良、尺寸形状不受原木径级限制等优点，早在上世纪四、五十年代，胶合木结构的发展己经遍及欧美、日本等国，已经大量用于大跨、空间与桥梁结构。传统胶合木梁的弯曲破坏形式大都是由受拉边缺陷引起的受拉破坏，木材强度尤其是受压强度不能得到充分利用。而大跨度木结构中通常因变形要求需要较大的梁截面，造成材料强度不能充分利用而浪费木材，长期以来研究人员不断探索胶合木梁的增强方法。

国内外已有相关学者展开了体内预应力胶合木梁抗弯承载能力的试验研究工作。试验研究表明，体内预应力胶合木梁的抗弯承载能力较普通胶合木梁承载能力高，且在一定的张拉力范围内，承载能力随着张拉力的提高而提高，破坏时受压区破坏表现为木纤维褶皱，这说明受压区木材得到了较为充分的利用。

然而，当前对体内预应力胶合木梁的抗弯承载能力的确定还没有形成能够指导工程应用的理论依据和分析设计方法，更没有相应的规范、规程可依照。一方面，既有结构中的预应力胶合木梁的抗弯承载能力难以评估，无法校核其安全性；另一方面，在设计阶段更无法根据承载能力设计值来设计截面尺寸、选定预应力筋材以及确定控制张拉力等等。这些都使得预应力胶合木梁的应用受到了极大的限制。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷和不足，本发明的目的在于提出一种科学、准确、有效的体内预应力胶合木梁承载能力分析方法。该分析方法既能够应用于已有木结构建筑中预应力胶合木梁构件的安全评估，又能在设计阶段根据承载能力设计值判断截面尺寸以及预应力筋材配置是否合理，既而达到优化设计的效果。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种体内预应力胶合木梁抗弯承载能力的分析方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一、获取体内预应力筋胶合木梁的结构参数，包括预应力胶合木梁的宽度b、高度h、受拉筋材合力点到木材受拉区边缘的距离h_at，受压筋材合力点到木材受压区边缘的距离h_ac、受压筋材的截面面积A_rc以及受拉预应力筋的截面面积A_rt；

步骤二、根据步骤一获取的结构参数，计算体内预应力胶合木梁危险截面的应变关系；

步骤三、计算截面各区域合力；

步骤四、根据截面内力平衡条件，计算截面抵抗弯矩M_i；

步骤五、增大最大拉应变ε_wt，重复步骤二～步骤四，直至木材的最大拉应变或最大压应变达到极限值，得到预应力胶合木梁的极限弯矩M_u：M_u＝Max{M_i}。

体内预应力胶合木梁危险截面的应变关系为：