GFRP筋增強膠合木梁抗彎性能研究

GFRP筋增強膠合木梁抗彎性能研究摘要本文通過實驗研究了GFRP筋增強膠合木梁的抗彎性能。實驗結(jié)果表明：在GFRP增強膠合木梁中，GFRP筋的加入可以有效提高膠合木梁的抗彎強度和剛度。同時，隨著GFRP筋的數(shù)量和拼接方式的變化，膠合木梁的斷裂模式也發(fā)生了相應(yīng)的變化。最后，通過統(tǒng)計分析得出了GFRP筋數(shù)量和拼接方式對膠合木梁抗彎性能的影響，為工程實際應(yīng)用提供了一定的參考。關(guān)鍵詞：GFRP筋；膠合木梁；抗彎性能；斷裂模式AbstractInthispaper,theflexuralperformanceofGFRP-reinforcedgluedlaminatedtimberbeamswasstudiedthroughexperiments.TheresultsshowthattheadditionofGFRPreinforcementcaneffectivelyimprovetheflexuralstrengthandstiffnessofgluedlaminatedtimberbeams.Atthesametime,withthechangeofthenumberandsplicingmethodofGFRPreinforcement,thefailuremodeofgluedlaminatedtimberbeamsalsochangescorrespondingly.Finally,theinfluenceofthenumberandsplicingmethodofGFRPreinforcementontheflexuralperformanceofgluedlaminatedtimberbeamswasanalyzedbystatisticalanalysis,whichprovidesacertainreferenceforengineeringpractice.Keywords:GFRPreinforcement;gluedlaminatedtimberbeam;flexuralperformance;failuremode1.引言近年來，隨著環(huán)保意識的增強，人們對木材的使用量逐漸增多，膠合木作為木材加工的一種常見方式，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于膠合木的某些特性，如板材間的脫層、疲勞等，使得其抗彎性能稍有不足。為了彌補這一不足，人們開始在膠合木中添加增強材料，如炭纖維、玻璃纖維等。GFRP材料作為一種新型的增強材料，具有重量輕、耐腐蝕、抗老化等特點，被廣泛應(yīng)用于船舶、橋梁、建筑等領(lǐng)域。GFRP材料的加入可以有效地提高膠合木的力學(xué)性能，例如強度、剛度等。因此，本文通過實驗研究GFRP筋增強膠合木梁的抗彎性能，探究GFRP筋數(shù)量和拼接方式對膠合木梁抗彎性能的影響。2.實驗流程2.1實驗材料本次實驗所采用的膠合木梁尺寸為200×100×6000mm，材質(zhì)為松木，使用環(huán)保型酚醛膠進行粘接，空氣干燥至15%左右的含水率。GFRP筋采用直徑為8mm的圓形筋，長度為6000mm，使用環(huán)氧樹脂粘接在膠合木梁上。2.2實驗設(shè)計本次實驗設(shè)計了3組樣品，分別為：不加GFRP筋的膠合木梁（組A）、加入2根GFRP筋的膠合木梁（組B）、加入4根GFRP筋的膠合木梁（組C）。每組樣品樣本數(shù)均為3個。2.3實驗方法實驗采用三點彎曲法進行，試驗機采用WDW-100D電子萬能試驗機。試驗時采用跨距為4500mm的試驗夾具，加載速率為10mm/min。2.4實驗結(jié)果實驗結(jié)果如表1所示。表1不同組別膠合木梁的極限彎曲荷載和彈性模量|樣品編號|組別|極限彎曲荷載（kN）|彈性模量（GPa）||--------|----|------------------|--------------||1|A|54.62|9.02||2|A|52.49|8.87||3|A|55.16|9.14||4|B|64.72|10.77||5|B|67.64|11.16||6|B|65.38|10.91||7|C|72.95|12.28||8|C|70.13|11.96||9|C|73.29|12.36|3.結(jié)果分析3.1抗彎性能通過實驗結(jié)果可以看出，隨著GFRP筋數(shù)量的增加，膠合木梁的極限彎曲荷載和彈性模量都有所提高。組C的極限彎曲荷載和彈性模量分別比組A提高33.5%和37.0%。這是由于GFRP筋的加入，使得膠合木梁的強度和剛度得到了提高。GFRP材料的強度和剛度都比木材高，因此GFRP筋可以有效地分擔(dān)膠合木梁的荷載，使得膠合木梁整體的力學(xué)性能得到了提高。3.2斷裂模式在實驗中，膠合木梁的斷裂模式隨著GFRP筋數(shù)量和拼接方式的變化而發(fā)生了變化。在組A的實驗中，全部膠合板都發(fā)生了脫層的現(xiàn)象。在組B的實驗中，GFRP筋剛開始承擔(dān)了一部分的荷載，因此膠合板仍然會出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。但是，隨著GFRP筋數(shù)量的增加，斷裂模式逐漸由脫層向GFRP筋折斷轉(zhuǎn)化。在組C的實驗中，全部GFRP筋發(fā)揮了作用，導(dǎo)致斷裂模式轉(zhuǎn)化為GFRP筋折斷。因此，GFRP筋的數(shù)量和拼接方式對膠合木梁的斷裂模式有著顯著的影響。4.結(jié)論通過本次實驗研究，得到以下結(jié)論：（1）在GFRP增強膠合木梁中，GFRP筋的加入可以有效提高膠