膠合竹木工字梁受彎性能的試驗研究*

陳 國，張齊生，黃東升，李海濤

(南京林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

膠合竹木工字梁受彎性能的試驗研究*

陳 國?，張齊生，黃東升，李海濤

(南京林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

提出了一種以O(shè)SB為腹板骨架，OSB板外用環(huán)氧樹脂膠黏劑和釘子連接竹集成材而成的膠合竹-木工字梁.以竹-木工字梁的腹板高度、剪跨比及加勁肋為參數(shù)，對24根竹-木工字梁的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行研究.分析了工字梁試驗全程的破壞形態(tài)和破壞機(jī)理，探討了其極限承載力、延性和抗彎剛度等，并研究影響其結(jié)構(gòu)性能的因素.研究結(jié)果表明，竹-木工字梁整體工作性能優(yōu)良，跨中截面應(yīng)變沿梁高方向仍基本符合平截面假定，其極限承載力與截面高度、剪跨比和加勁肋有關(guān).當(dāng)剪跨比小于2.0時，組合梁出現(xiàn)了明顯的剪壓破壞特征，剪跨比越大，極限承載力呈顯著下降趨勢.加勁肋能顯著提高工字梁的極限承載力，提高幅度為3.4%～38.0%，對極限位移的提高幅度約為1.7%～12.6%.加勁肋增強(qiáng)后的工字梁的初始抗彎剛度亦有大幅提高，提高幅度為10%～30%，腹板越高，增幅越大.

歐松板；竹集成材；工字梁；破壞機(jī)理；抗彎性能

2013年以來，中國北方多地出現(xiàn)不同程度的霧霾天氣，空氣污染十分嚴(yán)重.建筑既是人類活動的基本場所，也是大量消耗能源、資源的重要環(huán)節(jié)，對霧霾天的貢獻(xiàn)十分顯著.傳統(tǒng)類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)存在著資源利用率低和環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，而竹-木結(jié)構(gòu)建筑由于輕質(zhì)高強(qiáng)以及環(huán)境負(fù)荷小等優(yōu)點[1-3]，具有廣闊的應(yīng)用前景.將竹材、速生木材等生物質(zhì)材料作為主要建筑材料應(yīng)用于工程領(lǐng)域無疑有利于減少對鋼材和水泥等重污染產(chǎn)品的依賴.近年來，隨著全球森林資源蓄積量的增加，部分學(xué)者開始對木梁和竹梁的力學(xué)性能進(jìn)行了大量有益的探索.作為木結(jié)構(gòu)建筑的主要受荷構(gòu)件，木工字梁的承載能力和變形性能直接關(guān)系著整個結(jié)構(gòu)的安全性.ASTM D1037-12對木工字梁的腹板材料選用和等級劃分作了詳細(xì)規(guī)定，指出大片刨花板和定向刨花板是消費(fèi)比最高的腹板材料.許清風(fēng)等[4]、Zhu等[5]、熊海貝等[6]均進(jìn)行了木工字梁的試驗研究，結(jié)果表明，腹板的物理力學(xué)性能對于工字梁的力學(xué)性能和變形能力有著至關(guān)重要的影響，其中以O(shè)SB板為腹板的木梁承載能力最大.然而，一旦OSB腹板發(fā)生剪切破壞，裂縫從腹板迅速擴(kuò)展至木翼緣，翼緣發(fā)生脆性斷裂，最終導(dǎo)致木工字梁斷成兩截.相比木材而言，膠合竹材具有更好的物理和力學(xué)性能，具有作為建筑結(jié)構(gòu)用材的條件[7].文獻(xiàn)[8-14]對竹梁進(jìn)行了大量的試驗研究，竹梁破壞時變形過大，由剛度所控制，強(qiáng)度利用率低；提出以竹大片刨花板為腹板的竹工字梁，但也同時存在初始抗彎剛度偏低的問題.

針對木工字梁承載力不足而竹梁初始抗彎剛度低的工程問題，本文提出一種新型的輕質(zhì)竹-木工字梁構(gòu)件，以O(shè)SB為腹板材料，竹集成材為翼緣，腹板與翼緣表面間用耐候結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)而成，然后對膠合竹-木工字梁的抗彎性能和變形能力等特性進(jìn)行了試驗研究，并根據(jù)研究結(jié)果提出相應(yīng)的結(jié)論和建議.

1 試件設(shè)計

腹板材料選用厚度tw=9.5 mm加拿大Tolko牌OSB板(譯為：歐松板)，公稱幅面為1 220 mm×2440 mm，實測平均靜曲強(qiáng)度為25.1 MPa，平均彈性模量為3 560 MPa，平均含水率為4.7%，密度為610 kg/m3.翼緣采用東莞桃花江竹業(yè)公司生產(chǎn)的竹集成材，竹齡4～6年，竹種為毛竹.集成材規(guī)格有2種，分別為25 mm×35 mm×2 440 mm和30 mm×35 mm×2 440 mm，材性試驗測得其靜曲強(qiáng)度為61.2 MPa，彈性模量為 10 210 MPa，密度為880 kg/m3，含水率為10.3%.本次試驗采用由鹽城壹加壹電子材料有限公司生產(chǎn)的YY5016型室溫固化環(huán)氧樹脂膠粘劑，其鋼-鋼剪切強(qiáng)度大于22 MPa，適合溫度為-45～+95 ℃，初步固化時間為3～5 h，完全固化時間為24～48 h，固化時間取決于粘膠溫度.首先將竹集成材方料和OSB板分別裁切成相應(yīng)的規(guī)格；用砂紙將板材粘膠接觸面打磨粗糙，再以酒精清洗板材表面的灰塵和油脂，最后用鹽城壹加壹電子材料有限公司生產(chǎn)的YY5016A/B型環(huán)氧樹脂膠將OSB板和上、下竹集成材翼緣膠結(jié)成整體，涂膠量為250 g/m2，涂膠量的主要依據(jù)為廠家產(chǎn)品說明書的建議用量.以木工夾具臨時固定，以防腹板和翼緣在膠合過程中發(fā)生錯動.最后，用2.8 mm×40 mm釘子從翼緣側(cè)面釘入，將翼緣和腹板連接為整體，釘間距為100 mm，每根工字梁需64枚釘子.為避免板材凹陷處局部缺膠，將制作好的組合梁平放于地面，再以重物均勻加壓.加壓時間取決于實驗室的溫度，溫度越高，膠凝固越快，制作本試件時實驗室的溫度為14 ℃左右，重物加壓96 h，養(yǎng)護(hù)時間為15 d.

2 試驗概況

試驗設(shè)計了24根OSB為腹板的竹質(zhì)工字梁試件，根據(jù)加勁肋和梁高不同分為4組，每組有6個試件，編號分別為24I1-24I12和30I1-30I12.其中，24I1-24I6和30I1-30I6分別為梁高240 mm和300 mm的無加勁肋對比試件.為研究加勁肋對組合梁力學(xué)性能的影響，在試件編號為24I7-24I12和30I7-30I12的加載點和支座處腹板處成對設(shè)置截面尺寸為25 mm×35 mm的竹集成材加勁肋，加勁肋的高度分別為160 mm和230 mm，加勁肋緊靠承受集中壓力一側(cè)的翼緣，加勁肋另一端與翼緣預(yù)留2～3 cm的間隙.試件全長為2.44 m，梁兩端各預(yù)留220 mm，支座間實際跨度L為2.0 m.試件具體參數(shù)見表1.

表1 試件參數(shù)表

竹-木工字梁的制作加工及相關(guān)試驗在南京林業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程實驗室完成.為詳細(xì)記錄試驗全程試件的豎向變形情況和應(yīng)變分布規(guī)律，在兩端支座頂、加載點下方及跨中共布置5個激光位移計，并在梁跨中截面沿高度等距粘貼5個應(yīng)變片，從下至上，應(yīng)變片編號依次標(biāo)記為2#～6#，同時在梁底、梁頂各貼1個應(yīng)變片，編號分別為1#和7#.所有的量測數(shù)據(jù)統(tǒng)一由TDS-530靜態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)采集，采樣頻率為1 Hz.整個試驗程序參照GB/T 50329-2012《木結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》.豎向荷載經(jīng)由連接于作動器的分配梁傳遞至試件，為消除系統(tǒng)誤差并確保儀器設(shè)備工作正常，在正式加載前需對試件進(jìn)行預(yù)加載(圖1).加載方式為四點加載，在加載點和支座處放置鋼板以防翼緣局部壓壞.試驗全程采用位移控制的方式進(jìn)行加載，加載速率為1.0～2.0 mm/min，持荷時間為6～15 min.

圖1 試驗加載裝置

3 主要試驗結(jié)果及分析

3.1 破壞特征

3.1.1 梁高為240 mm組

對比試件24I1-24I6為無加勁肋工字梁，荷載增加至30%～50%極限荷載時，開始發(fā)生側(cè)向扭轉(zhuǎn)，可聽到輕微的“嗞嗞”響聲，表明局部木纖維損傷產(chǎn)生的斷裂聲，但OSB表面無可視裂縫.加載至60%極限荷載時，支座附近腹板的木纖維開始出現(xiàn)拉斷的劈裂聲，剛度有所降低，變形漸趨明顯，隨后分配梁加載點下所在區(qū)域的受壓區(qū)發(fā)生局部失穩(wěn)，持續(xù)加載至試件的極限荷載，加載點與支座間的腹板應(yīng)變達(dá)到材料極限應(yīng)變而剪壞，腹板裂縫開展方向與下翼緣呈45°.與此同時，翼緣內(nèi)OSB板剪應(yīng)變也達(dá)到OSB的內(nèi)結(jié)合極限應(yīng)變而開裂，伴隨著巨大響聲，試件上翼緣內(nèi)OSB產(chǎn)生層裂并快速沿梁縱向發(fā)展，部分釘子被拔出或剪斷，表現(xiàn)為脆性的破壞特征，破壞具有突然性.剪跨比越大，試件無支撐長度越大，越容易發(fā)生失穩(wěn)，從而極限承載力越低.卸載后，變形部分回彈，但仍保持部分殘余變形(圖2(a),(b),(c)).

24I7-24I12為加載點及支座處帶加勁肋的組合梁試件.其中，24I7-24I10試件的剪跨比λ≤2.0，組合梁表現(xiàn)出明顯的剪壓破壞特征，組合梁的極限承載力隨著剪跨比的增大而減小，加載點與支座間腹板發(fā)生剪切破壞.而對于剪跨比λ>2.0的24I11和24I12試件，加載初期時的試件基本處于彈性階段，隨著荷載的增加，試件開始發(fā)生側(cè)向扭轉(zhuǎn)變形并漸趨明顯，翼緣內(nèi)產(chǎn)生少許微裂縫(翼緣內(nèi)OSB層裂或膠裂)，并伴隨刺耳的劈裂聲.當(dāng)豎向荷載值接近極限荷載值時，OSB劈裂聲開始變得持續(xù)且逐漸加大，裂縫沿梁縱向快速發(fā)展形成通縫，釘子部分被拔出或剪斷，破壞過程在瞬間完成，試件有明顯的撓度變形，加載點處翼緣下方的腹板被拉壞.不難發(fā)現(xiàn)，橫向加勁肋可顯著提高組合梁局部抗剪承載力并改善變形性能(圖2(d),(e),(f)).

圖2 主要破壞形態(tài)

3.1.2 梁高為300 mm組

相對于梁高為240 mm無加勁肋的試件而言，編號為30I1-30I5試件擁有更大的高寬比，因而更容易發(fā)生側(cè)向失穩(wěn).當(dāng)豎向荷載增加至45%的極限承載力時，試件開始發(fā)生輕微的扭轉(zhuǎn).當(dāng)豎向荷載加載至60%～80%極限荷載時，可觀察到較明顯的側(cè)向扭轉(zhuǎn)變形，并伴隨著刺耳的OSB層裂聲音，翼緣內(nèi)的OSB層裂處有少量的木屑從裂口處脫落.當(dāng)加載至極限荷載時，OSB層裂快速沿梁長方向擴(kuò)展，試件豎向變形大約為6～10 mm，試件最終喪失承載力.對于剪跨比λ>2.0(即30I6-30I12)的試件，剪跨比越大，試件達(dá)極限承載力時的跨中豎向變形越大，且延性更好.隨著荷載的增加，試件豎向變形和應(yīng)變不斷增大并開始發(fā)生側(cè)向扭轉(zhuǎn).當(dāng)豎向荷載加載至60%～80%極限荷載時，可聽到輕微的OSB層裂聲，不斷有木屑從腹板斷裂處脫落，木材纖維斷裂聲不斷加劇.當(dāng)加載至極限荷載時，OSB層裂快速沿梁長方向擴(kuò)展，伴隨著“啪”的一聲巨響，加載點與支座間的腹板發(fā)生剪切破壞，裂縫方向與中性軸呈45°.試驗結(jié)束后，梁試件未發(fā)生整體垮塌現(xiàn)象.

總之，24根竹-木工字梁強(qiáng)度一般由試件失穩(wěn)控制(表2)，跨中撓度最大變形值約為8 mm(即為正常使用極限狀態(tài)撓度值).破壞時的竹集成材翼緣應(yīng)變遠(yuǎn)未達(dá)到其極限應(yīng)變強(qiáng)度，這和試驗中翼緣未發(fā)生強(qiáng)度破壞的現(xiàn)象相呼應(yīng)，竹翼緣盡管有較大的撓曲變形，但未發(fā)生斷裂.當(dāng)剪跨比λ≤2.0時，無加勁肋試件易發(fā)生明顯的扭轉(zhuǎn)，加載點與支座間腹板發(fā)生剪切破壞；而當(dāng)剪跨比λ>2.0時，加載點處的腹板容易發(fā)生水平拉裂,剪跨比越大,側(cè)向扭轉(zhuǎn)越顯著.由于加勁肋對腹板局部失穩(wěn)有一定的約束作用,組合梁的承載力得到較明顯提高,但延性無顯著改善.同時,破壞后的組合梁未發(fā)生垮塌或斷裂，而矩形截面的竹梁[8]和木工字梁[5]破壞時發(fā)生了從中部斷裂成兩半.

3.2 荷載-跨中撓度曲線

由表2和圖3可知，加勁肋可改善腹板的局部失穩(wěn)性能，卸載后多數(shù)試件跨中撓度變形可恢復(fù).加勁肋可顯著提高竹-木組合梁的極限承載力，提高幅度為3.4%～38.0%，平均提高幅度為20.7%，極限位移亦明顯提高，提高幅度為1.7%～12.6%，平均提高幅度為7.2%.剪跨比對試件極限承載力有較大的影響，剪跨比越大，極限承載力越低，當(dāng)剪跨比λ≤2.0時，極限承載力隨著剪跨比的增大，下降幅度比較緩慢，當(dāng)剪跨比λ>2.0時，下降幅度更迅速.

腹板主要起著承擔(dān)剪力的作用，在相同剪跨比而無加勁肋條件下，當(dāng)梁高從240 mm增至300 mm時，極限承載力平均提高36.6%，極限位移呈下降趨勢，平均降幅為16.3%.在相同剪跨比而有加勁肋條件下，極限承載力的平均提高幅度高達(dá)54.7%，極限位移呈下降趨勢，平均降幅為11.3%.在跨中撓度小于L/250的正常使用極限狀態(tài)時(即跨中撓度小于8 mm)，荷載-跨中撓度曲線基本為直線，這和此階段的試件無明顯損傷的實驗現(xiàn)象相符.

表2 主要試驗結(jié)果

注：Pcr為開裂荷載，Pu為極限荷載，Pn為正常使用極限荷載，Dcr為開裂荷載時的跨中撓度，Du為極限荷載時的跨中撓度.

3.3 荷載-應(yīng)變曲線

試驗過程中對各組試件跨中截面的應(yīng)變進(jìn)行了測試，為驗證平截面假定，對典型試件24I1和30I1的截面應(yīng)變分布規(guī)律進(jìn)行了分析，如圖4所示.從中可以看到，截面中性軸位置無明顯變化，應(yīng)變沿高度基本上呈線性分布，從而驗證了平截面假定.不難發(fā)現(xiàn)，24I1和30I1試件在各級荷載作用下，跨中截面的平均應(yīng)變沿高度上的變化趨勢基本符合平截面假定，平均應(yīng)變沿高度基本為直線分布.當(dāng)24I1和30I1試件最終破壞時，跨中截面及上、下翼緣均未發(fā)生任何破壞，這主要是因為跨中截面處的竹集成材翼緣和OSB腹板的應(yīng)變遠(yuǎn)未達(dá)到材料極限應(yīng)變，仍處于彈性段，上下翼緣的拉/壓應(yīng)變基本相等，最大應(yīng)變僅為1 500 με(圖5)，而竹集成材破壞時的應(yīng)變一般高達(dá)9 000 με[15].同樣，腹板的應(yīng)變最大僅為1 000 με，這和試件跨中截面處的OSB板未發(fā)生任何破壞的試驗現(xiàn)象相吻合.

撓度/mm(a) 24I1-24I6

撓度/mm(b) 24I7-24I12

撓度/mm(c) 30I1-30I6

撓度/mm(d) 30I7-30I12

應(yīng)變/με(a) 24I1

應(yīng)變/με(b) 30I1

應(yīng)變/με(a) 24I1

應(yīng)變/με(b) 30I1

3.4 位移延性

位移延性是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件從屈服開始到達(dá)極限承載力或到達(dá)后而承載力仍無明顯下降期間的變形能力.延性好的結(jié)構(gòu)，后期變形能力大，即結(jié)構(gòu)屈服后還能繼續(xù)承受大的塑性變形而不至于發(fā)生破壞垮塌.梁的延性系數(shù)μΔ為：

(1)

竹-木組合梁無明顯屈服平臺和下降段，因此，定義Δu為試件所受荷載下降至85%Pu(極限承載力)時跨中撓度，Δy為梁到達(dá)極限承載力時的跨中撓度.

結(jié)果表明，經(jīng)加勁肋增強(qiáng)后，24I系列的工字梁延性有了小幅提高，6.0%～21.6%.加勁肋提高了集中荷載作用點處腹板抵抗局部失穩(wěn)能力(圖6).然而，加勁肋對30I系列的工字梁延性性能的提高幅度較小，僅為4.5%～13.4%.腹板越高，加勁肋對組合梁的延性提高越小.

試件編號(a)24I

試件編號(b)30I

3.5 初始抗彎剛度

取各試件的0～0.4Pu時的割線剛度為試件初始彎曲剛度[4]，各試件彎曲剛度對比如圖7所示.加勁肋可顯著提高組合梁試件的極限承載力和初始抗彎剛度.對于梁高為24I和30I，其剛度分別提高10%和30%，梁截面高寬比越大，越容易發(fā)生局部失穩(wěn)，使得加勁肋的作用越顯著.在相同梁高情況下，剪跨比越大，試件初始抗彎剛度越小.

試件編號(a)24I

試件編號(b)30I

4 結(jié) 論

本文通過24根OSB為腹板的竹質(zhì)工字梁抗彎性能試驗，分析了組合梁試件的荷載撓度特點、荷載應(yīng)變關(guān)系及影響承載力的參數(shù).根據(jù)試驗結(jié)果，可得出如下結(jié)論：

1)膠合竹-木工字梁四點彎曲試驗為脆性破壞，失穩(wěn)是無側(cè)向支撐試件主要的破壞形態(tài).構(gòu)件彎剪區(qū)段翼緣內(nèi)的OSB層裂和OSB腹板剪切破壞是試件較為理想的破壞形態(tài)，破壞前的跨中最大變形約為L/250，腹板材料強(qiáng)度得到了充分利用.

2)膠合竹-木工字梁受彎構(gòu)件的受力過程大致可分為兩個階段：彈性工作階段和塑性工作階段.試件下翼緣(受拉區(qū))一直處于彈性工作階段；而試件上翼緣(受壓區(qū))在跨中撓度變形達(dá)正常使用極限狀態(tài)時的L/250前始終處于彈性工作階段，一旦超過極限承載力后，試件迅速喪失承載力.腹板越高，梁試件彈性工作階段越短，而腹板加勁肋也有利于延長組合梁的彈性工作階段.

3)竹-木工字梁受彎試件的受壓區(qū)邊緣壓應(yīng)變及受拉區(qū)邊緣拉應(yīng)變均明顯小于材料極限應(yīng)變，OSB腹板強(qiáng)度得到了充分利用，相反，竹集成材翼緣的強(qiáng)度未得到充分的利用.竹-木工字梁受彎試件的跨中截面應(yīng)變分布符合平截面假定，中性軸高度較對比試件略高.

4)配置加勁肋后的試件承載力將顯著提高，極限荷載平均提高幅度約20.7%，由于加勁肋可改善OSB腹板的局部失穩(wěn)，OSB腹板的強(qiáng)度能夠充分發(fā)展，各試件的跨中極限位移提高幅度為1.7%～12.6%.同時，加勁肋也有利于提高試件的延性和初始抗彎剛度，但加勁肋對梁高為300 mm的試件延性有所降低.

5)梁試件的力學(xué)性能和竹翼緣與OSB板間的連接性能有著密切的關(guān)聯(lián).一旦翼緣與OSB界面間過早發(fā)生膠裂，釘子隨即將被拔出，使腹板邊緣與翼緣之間的剪力無法有效傳遞，脆性破壞特征明顯，導(dǎo)致試件承載力明顯偏低.因此，在加工竹-木組合梁構(gòu)件時須嚴(yán)格控制涂膠質(zhì)量、膠養(yǎng)護(hù)溫濕度和釘接質(zhì)量，以避免這種破壞形式的發(fā)生.因此，應(yīng)進(jìn)一步深入研究竹-OSB節(jié)點剪切性能試驗.

6)竹材是一種可再生的生物質(zhì)材料，將竹-木工字梁應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中，既有利于拓寬竹材的利用范圍，又符合可持續(xù)發(fā)展的要求.應(yīng)深入研究組合梁截面尺寸、側(cè)向穩(wěn)定、腹板開洞和防火性能等影響組合梁受力性能的因素以滿足實際工程應(yīng)用的要求.

[1] XIAO Yan, YANG Rui-zhen, SHAN Bo. Production, environmental impact and mechanical properties of glubam[J]. Construction and Building Materials，2013(44):765-773.

[2] 單波,高黎,肖巖,等.預(yù)制裝配式圓竹結(jié)構(gòu)房屋的試驗與應(yīng)用[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2013,40(3):7-14.

SHAN Bo, GAO Li, XIAO Yan,etal. Experimental research and application of prefabricated bamboo pole house[J]. Journal of Hunan University:Natural Science ,2013,40(3):7-14.(In Chinese)

[3] LI Hai-tao, ZHANG Qi-sheng, HUANG Dong-sheng,etal. Compressive performance of laminated bamboo[J]. Composites Part B: Engineering，2013(54):319-328.

[4] 許清風(fēng),朱雷,陳建飛,等.粘貼鋼板加固木梁試驗研究[J].中南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2012,43(3):1153-1159.

XU Qing-feng, ZHU Lei, CHEN Jian-fei,etal. Experimental study of timber beams strengthened with steel plates [J]. Journal of Central South University:Natural Sciences，2012,43(3): 1153-1159.(In Chinese)

[5] ZHU E C, GUAN Z W.Buckling of oriented strand board webbed wood I-joists[J]. Journal of Structural Engineering, 2005,131(10):1629-1636.

[6] 熊海貝,康加華,呂西林.木質(zhì)組合梁抗彎性能試驗研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2012，40(4): 522-528.

XIONG Hai-bei, KANG Jia-hua, LV Xi-lin. Bending tests investigation on composite timber beam[J].Journal of Tongji University:Natural Sciences,2012，40(4): 522-528.(In Chinese)

[7] 肖巖,陳國,單波,等.竹結(jié)構(gòu)輕型框架房屋的研究與應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2010，31(6):195-203.

XIAO Yan, CHEN Guo, SHAN Bo,etal. Research and application of lightweight glue-laminated bamboo frame structure [J]. Journal of Building Structures,2010,31(6):195-203.(In Chinese)

[8] XIAO Yan, ZHOU Quan, SHAN Bo. Design and construction of modern bamboo bridges [J]. Journal of Bridge Engineering，2010，15(5):533-541.

[9] 單波,周泉,肖巖.現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)技術(shù)在人行天橋中的研究與應(yīng)用[J].湖南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2009,36(10):29-34.

SHAN Bo, ZHOU Quan, XIAO Yan. Research and application of modern bamboo structure pedestrian bridge[J]. Journal of Hunan University:Natural Sciences ,2009,36(10):29-34.(In Chinese)

[10]SINHA A,WAY D, MLASKO S. Structural performance of glued laminated bamboo beams[J]. Journal of Structural Engineering, 2014,140(1)： 04013021.

[11]喻云水,周蔚虹,劉學(xué).竹質(zhì)工字梁抗彎性能的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2012，32(1):154-156.

YU Yun-shui, ZHOU Wei-hong, LIU Xue. Study on bending behavior of the bamboo-shaped beam[J]. Journal of Central South University of Forestry & Technology:Natural Sciences,2012，32(1):154-156.(In Chinese)

[12]WU Wen-qing.Experimental analysis of bending resistance of bamboo composite I-shaped beam[J]. Journal of Bridge Engineering, 2014,19(4)：04013014.

[13]李玉順,沈煌瑩,單煒,等. 鋼-竹組合工字梁受剪性能試驗研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2011，32(7): 80-86.

LI Yu-shun, SHEN Huang-ying, SHAN Wei,etal. Experimental study on shear behavior of I-shaped section bamboo-steel beams [J]. Journal of Building Structures,2011,32(7): 80-86.(In Chinese)

[14]ASCHHEIM M, GIL-MARTN L,HERNNDEZ-MONTES E.Engineered bamboo I-joists[J]. Journal of Structural Engineering,2010,136(12):1619-1624.

[15]李海濤,蘇靖文,張齊生,等.側(cè)壓竹材集成材簡支梁力學(xué)性能試驗研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2015,36(3):121-126.

LI Hai-tao, SU Jing-wen, ZHANG Qi-sheng,etal. Experimental study on mechanical performance of side pressure laminated bamboo beam[J].Journal of Building Structures,2015,36(3):121-126.(In Chinese)

Bending Tests of OSB Webbed Bamboo I-Joist

CHEN Guo?, ZHANG Qi-sheng, HUANG Dong-sheng, LI Hai-tao

(College of Civil Engineering, Nanjing Forestry Univ, Nanjing, Jiangsu 210037, China)

A OSB webbed bamboo I-shaped joist connected and fixed by epoxy resin adhesive and nails was presented. The web height, shear span ratio and web stiffener were included as control parameters to see their effect on the flexural performance of 24 OSB webbed bamboo joists. The failure process, failure mechanism, deformation and carrying capacity were investigated and the shear capacities were also discussed. The results show that the composite joists show excellent combination performance, higher stiffness and strength. Also, the shear capacity of this joist has a close relationship with the shear span ratio and web height. When the shear span ration is less than or equal to 2.0, the failure modes were characterized by shear compression failure of the OSB web panels. The web stiffeners can markedly improve the ultimate load of the joists by 3.4%～38.0%, and is helpful to ultimate displacement and initial flexural stiffness by 1.7%～12.6% and 10%～30%, respectively. The web is higher and the growth is greater.

OSB(Oriented Strand Board);glue-laminated bamboo;I-joist;failure mechanism;bending behavior

1674-2974(2015)05-0072-08

2014-06-27

國家自然科學(xué)基金資助項目(51408312), National Natural Science Foundation of China(51408312);江蘇省自然科學(xué)基金資助項目(BK20130982);中國博士后基金資助項目(2013M541679，2014T70528);江蘇省博士后基金資助項目(1301017A);江蘇省高校自然科學(xué)基金資助項目(13KJB560008);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目

陳 國(1980-),男，江西萍鄉(xiāng)人，南京林業(yè)大學(xué)講師，工學(xué)博士

?通訊聯(lián)系人，E-mail:chenguo2009@126.com

TU366.1

A