[发明专利]一种木材横纹销槽承压强度的计算方法有效

专利信息
申请号: 202110394323.3 申请日: 2021-04-13
公开(公告)号: CN113076613B 公开(公告)日: 2022-08-02
发明(设计)人: 冯新;陈伯望;肖宏彬 申请(专利权)人: 中南林业科技大学
主分类号: G06F30/17 分类号: G06F30/17;G06F119/14
代理公司: 长沙七源专利代理事务所(普通合伙) 43214 代理人: 张勇;周晓艳
地址: 410004 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 木材 横纹销槽承 压强 计算方法
【说明书】:

发明提供了一种木材横纹销槽承压强度的计算方法,包括以下步骤:基于木材横纹局部受压理论计算模型,对于木材横纹销槽承压受弯试件,建立横纹销槽承压强度理论计算模型;考虑赫兹接触行为及销栓和木材的摩擦力对木材横纹销槽承压强度的影响,根据威布尔统计分布理论,得到修正函数,构建木材横纹销槽承压强度理论计算模型;考虑有效加载高度的影响,进一步优化木材横纹销槽承压强度的计算公式。本发明涉及的木材横纹销槽承压强度的测试方法与木材横纹销槽承压时的实际受力状态完全一致,且能正确反映出木材横纹销槽承压强度的真实值;涉及的木材横纹销槽承压强度计算方法考虑了所有参数的影响,且与实测值吻合较好,计算值可靠适用。

技术领域

本发明涉及木结构销栓连接技术领域,具体涉及一种木材横纹销槽承压强度的计算方法。

背景技术

针对木结构销栓连接的欧洲屈服模式,木材销槽承压强度是其承载力计算的一个决定性参数。目前,通过试验测定木材销槽承压强度的方法有半孔法和全孔法;半孔法测试过程中销栓不能发生弯曲,加载面直接作用于半孔上的销栓进行平压,测试方法简单易于实现,试验结果误差较小,由于测试过程中销栓不发生弯曲,测试结果能够准确反映木材整体的销槽承压特性。但销槽承压试件只有全孔试件的一半,另一半虽没有直接承受荷载作用,但其间接限制了木材试件的变形,故半孔试件法不能真实反映销栓连接的实际情况,所得到的木材横纹销槽承压强度偏保守,且具有明显的尺寸效应。全孔法试验要求较高,试验结果的影响因素较多,木材销槽承压试件长度方向连续支撑,可以真实反映销栓连接顺纹受力的实际情况。但销栓连接横纹受力构件的横纹方向高度一般较小,对销槽承压应力难以形成有效支撑。故全孔试件法也不能完全反映木结构销栓连接横纹受力的实际情况。其中,半孔试件和全孔试件及相应加载方法被美国试验标准ASTM D5764-97a所采纳。全孔试件和相应的加载方法被欧洲试验标准EN 383-2007所采纳。国际试验标准ISO 10984-2-2009采用了欧洲试验标准EN 383中加载方法,同时包括半孔试件和全孔试件。

ASTM D5764-97a和EN 383-2007都对测试试件的尺寸和孔洞的位置做出规定,但两个规范中试件尺寸和销槽承压强度取值规定的差别较大。对于木材横纹销槽承压强度,两者都是规定采用压缩试验测定。

在ASTM D5764-97a和EN 383-2007中,木材销槽承压强度的判定方法也不同。通过试验可以得到在荷载作用下的荷载-位移曲线,将通过荷载-位移曲线上某点对应的销槽承压荷载Fe与直径d和构件厚度t乘积的比值Fe/d/t定义为木材的销槽承压强度。对于同一试验结果,ASTM D5764-97a采用5%偏移法,EN 383-2007采用5mm位移法。5%偏移法是指试验得到的荷载-位移曲线上与初始线性阶段平行的直线沿水平方向平移5%销栓直径的位移,该斜直线与曲线的交点对应的荷载定义为销槽承压荷载;5mm位移法是指试验得到的荷载-位移曲线减去实验装置在对应荷载时因变形所产生的位移,校正后的荷载-位移曲线中,5mm位移处所对应的荷载定义为销槽承压荷载。

在现有的木材横纹销槽承压强度测试方法中,半孔法测试过程中销栓不能发生弯曲,加载面直接作用于半孔上的销栓进行平压,测试方法简单易于实现,试验结果误差较小,由于测试过程中销栓不发生弯曲,测试结果能够准确反映木材整体的销槽承压特性,但与实际使用情况不完全相符;全孔法试验要求较高,试验结果的影响因素较多,也更为接近木材顺纹销槽承压时实际受力状态,但与木材横纹销槽承压时的实际受力状态不一致。

木结构销栓连接所承受荷载的方向和木材纹理方向之间的夹角对连接接节点的性能有着决定性的影响。在木材顺纹销槽承压强度判定方法中,一般情况下,5%偏移法所得到实测值5mm位移法所得基本一致,两者也基本能完全反映木材顺纹销槽承压强度的实际值。但在木材横纹销槽承压强度判定方法中,一般情况下,5%偏移法所得到实测值小于5mm位移法所得,但两者均不能完全反映木材横纹销槽承压强度的实际值。进而,所得到的木材横纹销槽承压强度计算方法所得到的计算值也不能完全反映木材横纹销槽承压强度的实际值。

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