木结构实验方法标准.pdf
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2同时列出纯弯区内挠度的测定方法以便与国际标准TSO8375相一致,便于促进对 外交流; 3如果同一试件同时测定两种挠度,还可利用本标准中公式(4.5.3)附带算得梁的 剪切模量G,此剪切模量有时在连接或构件的局部强度的计算和设计中要用到,同时也 说明了纯弯曲弹性模量E.和表观弹性模量E….op的关系,也说明了两者的区别而不致混 淆。 此外,尚须说明,按标准小试件测定方法(GB1936一91) 测得的弯曲弹性模量并非纯弯曲弹性模量Em,实质上是表观弹性模量Em,app。在长 期的工程应用中已习惯用该方法测得弯曲弹性模量的数值代表木材的弹性模量,并记为 E。 4.1.3被试验的截面,例如测定木材缺陷最大的一个截面的抗弯强度,应该注意使该截 面位于梁的纯弯区段内
4.3.1~4.3.4根据我国设备情况和实践经验而制订并与国际标准IS08375保持一致 荷载分配梁刀口下面的弧形钢垫块能使得试验时保证荷载传递的着力点位置正确,又能 保证梁的变形不受约束,
路桥工程表格4.4.1参考ISO 8375而制订
4.4.1参考ISO8375而制订
5.1~4.5.4条文中,公式(4.5.1)、公式(4.5.2)、公式(4.5.3)及公式(4.5 根据定义和运用材料力学的一般方法而导出的,其中公式(4.5.3)是考虑了剪切变 弯曲变形共同产生的度,式中1.2为矩形截面的形状系数。 这些公式和IS08375中相应的公式都是一致的
5.1.1~5.1.2本方法是根据我国有关单位:四川省建筑科学研究院、广东省建筑科学 研究院、新疆建筑科学研究院和重庆建筑大学等单位的实践经验和参考国际标准ISO 8375和美国标准ASTM而制订的。 本方法主要适用于整截面的材或由薄板叠层胶合矩形截面的承重柱试验。原木或 由薄板叠层胶合的工字型柱也可参考使用。 本方法是采取措施使能保证被试验的承重柱轴心受力、匀速加荷直至破坏,从而根 据不同的试验研究自的,取得所需的各种试验数据和信息。例如,可测得和使用有关下 列数据: 1为制订压杆的强度设计值或验算其可靠度所需的有关数据; 2力求得木材某种缺陷对轴心压杆受力的影响; 3用于校正柱的现行设计公式或进行柱的某种理论分析; 4新利用树种为选择适合的轴心压杆稳定系数~值曲线所需的数据 5.1.3本方法主要采用几何轴线对中的方法,这样可以与工程实际以及设计、施工规范 相一致。对于原木、非矩形截面或特殊要求的研究试验才采用按物理轴线对中的方法。 5~2试件Z生作
5.2.1原来我国试验的试件长度最短为截面边宽的5倍,为了与1S0标准一致,现取为 6倍。 5.2.2~5.2.3实践表明,木材缺陷、含水率及试件尺寸的偏差对轴心压杆试验结果的 影响是很大的,常导致试验数据异常分散,故本方法中根据我国经验做了严格规定。 5.2.4为了使柱子试验的结果能与其基本材性做对比,故做此规定。每种标准小试件的 数目每端不少于3个,即总数不少于6个,才符合本标准第3章的规定。 5.2.5由于气候原因会使制作好的长柱变得不直,故本条要求同时制作立即同时进行试 验
5.2.1原来我国试验的试件长度最短为截面边宽的5倍,为了与1S0标准一致,现取为 6倍。
3.1~5.3.5关于球座的规定是参考美国标准ASTM,其余规定是根据我国的试验设 情况而制订的。本方法推荐的双向刀铰,使用效果好,在条文中做了具体规定和详图
5.4.1本方法的试验程序分两步:首先测初始偏心率和初始弹性模量;其次匀速加荷直 至破坏,测定相应的挠度及破坏荷载。 其中初加荷载F。及最终破坏荷载都要在未正式试验之前进行估计。一般采用下列方 法: 1根据制定试验设计负责人的经验; 2或者做一根试探试验; 3或者试取破坏荷载估计值等于按现行的《木结构设计规范》计算的设计值的2倍 5.4.2测定轴心受压柱的侧向挠度所用的位移计(例如百分表或电子位移计)的触针尖 端都不宜与柱的表面直接接触,以防位移受阻或触针滑脱。 5.4.3根据我国实践经验而制订。
5.4.1本方法的试验程序分两步:首先测初始偏心率和初始弹性模量;其次匀速加荷直
6.1.1本试验方法主要根据重庆建筑大学、四川省建筑科学研究院等单位所做大量木构
件偏压试验的实践经验编写而成。 本方法提供的试验数据可满足下列项目的需要: 1研究木构件在偏心压力短期作用下的极限承载能力和变形性能; 2验证偏压或压弯构件的现行设计计算公式或理论假设; 3研究木材缺陷及其他因素对偏压或压弯构件的承载能力的影响; 4研究偏压或压弯构件的可靠度及其有关统计参数; 5确定新树种利用所需的调整系数; 6确定树龄及其他自然因素对构件性能的影响; 7确定防腐及其他化学处理对构件性能的影响。 6.1.2偏压试验通常设计成等端弯矩单向弯曲试验。偏心荷载的合力要位于试件截面的 长轴上,并保证偏心弯矩平面,在试验中能与试件的通过其截面长轴的纵向对称平面相
一致。 偏心压力应均匀地作用于试件整个端面上。其自的不仅可使偏心压力的偏心距在试 验的全过程中始终保持不变;同时又可避免试件端面在试验中出现开裂。 为了做到试件端面全表面均匀承压,不论偏心压力的相对偏心率的大小,均须在试 件两端各胶粘一块”牛腿”。”牛腿”的厚度按试件截面尺寸及其偏心压力的相对偏心 率计算确定。"牛腿”的其他尺寸要求见图6.2.3。 6.1.3主要是对试件的上、下两部分,试件的支承装置以及设有固定的仪表等,要用绳 索适当系住,以防止它们在试件折断时飞溅。 6.1.4为了防止杆件在垂直于弯矩作用平面的方向发生压届破坏故做此条规定。破坏荷 载的估计,一般可采用下列方法: 1根据拟订试验设计的负责人的经验,或预做试探性试验 2或者按现行的《木结构设计规范》计算的设计值进行估计:对垂直于弯矩作用平 面可按轴心受压构件进行计算,破坏荷载的估计值取设计值的2.0~2.5倍;对弯矩作用 平面内可按压弯构件进行计算,破坏荷载的估计值取设计值的2.5~3.0倍。 此外,对冷杉树种某些专门问题的研究性试验,偏压未构件的破坏荷载F值,也可 试用条文说明附录日中的公式进行估算,该公式由重庆建筑大学提出,其计算值与该试 验数据吻合甚佳。
6.2.1试件分组时,试件的最小长细比不宜取得大小。这主要考虑到两个问题:其一是, 当”牛腿”较长时,若试件太短,则会出现”牛腿”伸展至试件长度中央附近,从而用 "牛腿”加强了试件的工作区段,人为提高其承载能力。其二是,试验实践表明,试件 太短时,试件可能因纵向剪裂而破坏。所以分组时,可按试件压力的最大相对偏心率(或 偏心距)及试件截面尺寸算出”牛腿”长度,进而大致求得试件长细比的一个相应的下 限值。
6.2.3生腿尺寸是根据实践经验而制定的,当受条件限制“生腿”的长
6.2.5本条自的在于保证偏心压力平行于试件轴线,并垂直作用于试件端面(包括牛 腿在内)的全表面。 为保证试件轴向平直,减小试件的初弯度,试件制作宜以机械加工为主。试件制成 后,在试验前要采取措施防止试件弯曲。制作完毕到试验之间,时间不宜太长。
6.3.2当用承力架做试验时,试件按长细比分组,其每组长细比的取值,都应使试件长 度及其支承装置和加荷设备的总和,均与调整后的承力架上、下横梁间的净空相适应。 6.3.4本条根据实践经验而制定。为将干斤顶固定在承力架的下部横梁上,可把干斤顶 的底座点焊在一块预先钻有螺栓孔的钢板上。该钢板放在下部横梁上,对准螺栓孔,经 找平后,再用螺栓将钢板与横梁连牢。 6.3.7偏压试件在试验的初始阶段挠曲很小,其跨中最大挠度一般以0.1mm计;但在试 件破坏前的阶段,有些试件(长细比较大者)则挠曲很厉害,跨中最大挠度达100mm以 上。因此,试验时采用的测量度的仪表,应既能测定0.1mm的小变形,又能度量100mm 的大挠度,
6.4.1偏压试验过程中出现下列情况之一,即认为试件达到破坏:试件发生折 发生纵向剪裂:挠度迅速增大而荷载加不上去。
6.4.2计算试件的长细比时试件长度应包含其两端的刀槽(或刀刃
试验实践表明,单向刀铰能保证试件在偏心弯矩平面内自由挠曲,而在弯知 无挠曲
6.4.4刀槽、刀刃和钢压头板没有定型的标准规格,其尺寸应由试验者根据试件 情况设计确定,并自行加工制造。
有况设计确定,开行 为将刀槽或刀刃与钢压头板在构造上加以连接,可在两者接触面的中心处各攻丝深 约10mm,再用螺杆(长约20mm)将两者拧在一起。考虑到刀槽(或刀刃)要有相当高的 硬度,因此,它们应先攻丝而后淬火
6.5.1~6.5.3 条文清楚,不用说明
6.5.1~6.5.3条文清楚,不用说明
7.1.1~7.1.2木材横纹承压,随着压力荷载的增大,在外观上只是产生压缩,而无明 显的破坏特征出现,因此,作为强度指标的极限值难以确定。针对这一特点,一般多采 用专门定义的比例极限应力来表示其横纹承压的能力。木材横纹承压的比例极限之所以 需要专门定义,是因为它属于弹粘体材料,比例极限不象钢材那样明确,不同的测定方 法将得到不一致的结果。本标准采用的定义是参照国际标准IS03132拟定的。其优点是 方法简便,而其效果与逐段回归得到的数值十分相近。 7.1.3木构件横纹承压之所以需要按其受力方式分为三种型式,是因为局部表面横纹承 压时,其受力将得到承压面以外两边木材纤维的支持,从而使其强度显著高于全表面横 纹承压;至于尽端局部表面横纹承压,其受力虽不如局部表面横纹承压,但仍优于全表 面横纹承压。因此,有必要加以区别对待。另外,还需指出的是,”局部表面横纹承压 仅指沿构件长度(即顺纹方向)的局部表面横纹承压,而不包括沿截面宽度方向的局部 表面横纹承压,因为木材纤维横向联系很弱,在局部宽度承压的条件下,其两侧纤维不 能起到应有的支持作用。 7.1.4一般的含水率换算公式仅适用于截面尺寸很小的标准小试件,如果引用于换算截 面尺寸较大的木构件,不仅误差很大,而且得不到有规律的结果。但这并不等于说,木 构件的强度试验不考虑含水率的影响,只是改而将试件的含水率严格调控至气干状态再 进行试验。这时,各试件之间的含水率差异很小,而又很接近实际工作条件下的构件含 水率状态,因此能保证试验结果的实用性
7.2试材选取及试件制作
7.2.1木构件的试验结果,不可避免地存在看波动,在一般情况下,造成这种波动的主 要原因有三:一是由试验的偶然误差所引起;二是由材料的固有变异性所产生;三是由 各种干扰因素所致,前两种原因造成的波动无法避免。但干扰因素的影响,则必须尽可 能采用有效的措施予以消除。当按本条的规定选材时,可望将主要干扰因素的影响减小 到较低的程度。
7.2.2木构件横向承压试件的尺寸是根据不同尺寸试件的试验结果确定
尺寸天于或等于120mm×120mm时,其比例极限的测定值趋于稳定,因此,选这两组尺寸 作为标准尺寸。若试件尺寸改为80mm×80mm,则应乘以尺寸系数?。,本条文取。值等 于0.9,是根据试验确定的。 7.2.3本标准编制组对试件加工质量与试件受力状态的对比观测结果表明,要保证试件 在试验中受力不受加工偏差的影响,只控制试件每一标定尺寸的偏差不超过充许值是不 够的,还必须进一步把有关尺寸之间的相对偏差控制在充许的范围内,才能使试件处于 正常的受力状态。这一点在加工中容易被忽视,因此,本条做了明确而具体的规定,以 保证测试结果的有效性,
尺寸大于或等于120mm×120mm时,其比例极限的测定值趋于稳定,因此,选这两组尺寸 作为标准尺寸。若试件尺寸改为80mm×80mm,则应乘以尺寸系数?。,本条文取。值等 于0.9,是根据试验确定的。 7.2.3本标准编制组对试件加工质量与试件受力状态的对比观测结果表明,要保证试件
7.3.1本条是根据有关国际标准的规定,在考察了不同型号国产设备的技术条件后拟定 的,因而能在使用国产设备的前提下,保证试验结果的精度符合国际标准的要求, 7.3.2~7.3.4这三条要求都是为保证试件均匀受力、均匀压缩而提出的。在试验中 必须全面加以执行,才能取得可供确定比例极限使用的数据。
7.4.1根据国际标准1IS03132的规定,承压面的尺寸应在统一指定的位置上量取。这 样做的好处是可以复检量测的结果,从而也使实测数据的有效性得到更好的保证。 7.4.2~7.4.3本标准采用的加荷方式是参照目前国际上常用的控制加荷总时间,并均 习移动试验机压头的施荷方式拟定的。其优点在于可以不必处理加荷后期所遇到的无法 控制匀速变形或匀速施荷等问题。
7.5 试验结果的整理和计算
7.5.1~7.5.3在整理试验结果时,若遇到荷载。变形图中直线部分的各试验点不在一 直线上时,宜用回归方法确定该直线。至于回归直线的上界点,应取哪一个试验点,可 先凭目测选择一点,然后再加入该点和去掉该点对相关系数的影响来确定
1.1、8.1.2本方法是对在编制未结构设计规范期间使用过的两种试验方案进行总 析而后拟订的
8.2试件的设计及制作
8.3.1万能试验机上的测力盘要符合两个要求:
1试件破坏时测力盘指针至少应超过测力盘圆周的1/3; 2测力盘每格读数值应小于破坏荷载的1%。
1三角形底座由钢板焊成,要求有足够的刚度和强度,对滚动轴承下的钢板尚要求 有足够的硬度,为此,此块钢板宜采用硬质合金钢或采用粹火钢材,并须刨平; 2试件用钢夹板和圆钢销与底座上端”耳状”夹板(厚度20mm)通过圆柱形轴(直 径30mm)相连,与木材连接的钢夹板厚度不小于10mm,圆钢销的直径取为10mm,圆钢销 的个数由计算确定并取偶数。圆钢销的设计承载力应大于试件抗剪破坏的1.5倍。若被 试木材为硬质阔叶材,必要时圆钢销及钢夹板可用16Mn钢或其他合金钢制成; 3槽形承托垫板用以均匀分布试件支座反力,承托垫板的尺寸大小应按木材横纹承 压强度来计算确定; 4在槽形枣托垫板的下面应焊接滚动轴承。保证试验机压头的压力、试件齿下净截 面轴线的拉力与通过滚动轴承传递的支座反力三力交汇于一点。 3.3.4三角形人字架强调人字杆必须用钢材制作,并保证人字杆的上端为活动铰。
B.4.1~8.4.5说明和强调以下几点
1为什么要求控制木材含水率和试验室温度?有两方面的原因:一方面材在纤维 饱和点以下,含水率对木材强度的影响颇为敏感,含水率高则强度低,通常呈指数函数 关系。只有在相同含水率条件下木材强度才具有可比性;另一方面木材纤维素是天然的 高聚物,温度高时大分子键运动活泼,分子间力减弱,导致木材强度低,只有当介质温 度相同的条件下试验结果才具有可比性。要统一这两方面的要求,最可行的办法就是试 件必须风干至平衡含水率后,方可进行试验。 2三力线汇交于一点至为重要,必须严格遵守规定,谨慎仔细对中,理论和试验表 明:若支座反力力线向内偏移,将恶化齿连接抗剪工作,抗剪强度急剧降低;若向外偏 移则抗剪强度也会产生很大的影响;两者均不能得出正确结果。 3试验表明,加荷速度愈快则强度愈高,其原因可参见条文说明的附录A。
8.5.1~8.5.4根据我国实践经验而订。
8.5试验结果的记录与整理
9.1.1、9.1.2本方法是参照ISO标准结合我国实践经验而订。说明三点: 1除专门问题的研究试验外,一般都以顺木纹对称双剪连接作为典型的型式,当需 进行横木纹或斜木纹受力的销连接时。可另行设计试件和装置,并按本方法进行试验。 2圆钢销连接要求做全过程破环试验,从而获得更多的数据和信息,例如比例极限 变形为1mm、2mm、10mm以及其他各种数据。 3若遇螺栓连接检验性试验,应将螺栓松开,不宜考虑夹紧作用的有利影响。
9.2试件的设计及制作
9.2.1~9.2.4说明三点: 1对称双剪圆钢销连接试件的设计尺寸是根据现行的《木结构设计规范》而规定的。 2圆钢销可直接采用Q235圆钢,除特殊研究外,不得在车床加工,以保证和工程实 际所用圆钢销一致。 3圆钢销不得采用其他钢种代替,因Q235钢具有足够的塑性,理论分析和规范中的 计算公式都已考虑了这种塑性性质。
9.4.1~9.4.3说明以下三点:
1先预加荷0.3F并且持续30s的目的在于使连接紧密,以消除由于连接松驰引起的 非弹性变形,这一过程不可忽视。 2圆钢销连接破坏时具有很大的塑性变形,当荷载达到一定程度后,变形继续增加 而何载增加得很少,为了获得更多的数据和信息,要求直到圆钢销被压弯、变形至少达 到第9.4.3条规定数值方可终止试验。 3预先估计圆钢销连接当钢材屈服时试件所受到的力F,它仅是为了在加载程序中 使用,它总是小于终止试验时的荷载。
9.5.1、9.5.2条文清楚,不用说明。
9.5.1、9.5.2条文清楚,不用说明
9.5试验结果及整理
10.1.1由于决定一种胶能否用于承重结构,需要根据若干试验得到的指标进行综合评 价,才能作出最后的结论。因而本标准明确了本方法仅供检验使用,也就是说,作为检 验的对象必须是批量生产的商品胶,而不是正在研制的新胶种,这一点必须在使用时予 以注意。 10.1.2、10.1.3用胶粘接木材,通常以两项指标来衡量其粘接能力,一是沿木材顺纹 方向的胶缝抗剪强度;另一是垂直于木纹方向的胶缝抗拉强度。但后者的试验结果不如 前者稳定,因此,作为检验的用途,一般可仅用胶缝的抗剪强度进行判别。但需要指出 的是,在本方法中并非任何树种的木材都可以用来检验胶的粘接能力。因为有些树种结 构疏松,抗剪强度很低,用以做试件容易误判胶的粘结能力合格;有些树种胶着力差, 用以做试件容易误判胶的粘结能力不合格。因此,本条对试件的树种及其气于密度做了 具体规定。
10.2试条的胶合及试件制作
10.2.2执行本条应注意的是:经过重新细创光的试件,直成对合拢,以保护其胶合面 的洁净。尚若在涂胶前受到沾污,可用丙酮沾在脱脂棉花上予以清洗。 0.2.3加工剪切试件时,主要应保证的是试件受荷端面与支承端面之间的相互平行。 因为这是使试件在专门剪切装置中保持正确受力状态的关键。
10.3.2执行本条应注意的是,湿态试验的试件在浸水过程中不能浮在水面,宜采用铁 栅等将其浸没水中。另外,湿态试验尚应按时进行,不能随意延长浸水时间,以免使试 件数据失效。
10.3.3为了使试验结果能够随时得到复查,宜将破坏的试件保留到试验报告完成的时 候。这一点对于沿木材部分破坏率低的试件尤为重要。因为可能需要重新检查其破坏原 因。
10.4试验结果的整理与计算
10.4.1、10.4.2在执行中应注意的是,有些试件可能在浸水过程中已脱开。对这些试 件的湿态剪切强度极限f.应取为0,但应记载它的剪切面是否仍粘有一层薄薄的木纤维 以供分析使用
10.5检验结果的判定规则
11.1.1 制定本方法时考虑以下几点
11胶合指形接试验方法
1本方法的服务对象包括整截面的结构指接材和胶合木构件中的单层木板的指接; 2本方法的任务是提供指接接头抗弯强度的数据,而不包括由指接构成的承重用的 指接木材和叠层胶合木材的分级方法,因为它们的分级方法不只是依赖于指接抗弯强度 项,而应另按有关标准进行; 3有的国家采用指接的抗拉强度试验,本方法是参照欧共体推荐性标准《指接针叶 锯材》和其他有关标准而制订的,考虑到指接的抗弯强度试验方法简易,并且试验数据 的离散性小于抗拉强度试验,所以采用抗弯强度作为测定指接强度的指标。 11.1.3关于指接的符号,我国林业部门编制的国家标准《指接材》GB11954一89与 欧共体标准和国际标准1S010983略有不同。 考虑到欧共体标准已为国际标准ISO所接受,为了与国际标准靠拢,促进国外交流 且其符号简单并含英文字义,易于记忆和使用;因此采用本条所订符号。 11 2试件设计
11.2.1~11.2.4根据我国现行的《木结构设计规范》、欧共体标准《木结构设 规则》和《指接针叶锯材》等标准而制订的
11.3.1~11.3.4本方法对试件的跨度做了规定,试验步骤同本标准梁抗弯强度的测定 方法
11.4试验结果的计算和判定
11.4.1本条根据中国林业科学研究院的试验和建议而制订。 11.4.2、11.4.3指接试件的抗弯强度按材料力学的公式计算。 11.4.4为了测定指定的强度,凡是在木材缺陷处破坏的试件,均不能代表指接的强度 必须排除,并至少补足15个试件。 由于只有15个有效数据指接抗弯强度的标准值是根据IS0标准取置信水平为0.75 并按现行的国家标准《正态分布完全样本可靠度单侧置信下限》GB4885一85而确定的。 一加汁
12.1.1本方法适用范围中所指的屋架,应理解为用作屋盖结构的平面桁架,包括普通 方木或原木屋架、钢未屋架和胶合木做成的木屋架或钢木屋架;不包括空间网架,也不 包括中国穿逗式木结构
12.1.2屋架试验之所以需按验证性和检验性分为两类,是因为它的全套测定项
12.1.3、12.1.4执行本条文应注意的是:当钢木屋架需要做破坏试验时,宜准备两套 钢构件,一套按设计荷载设计,用于测定屋架工作性能;另一套按3倍设计荷载设计, 用于做破坏试验,以保证屋架能沿木构件部分破坏。试验屋架首先用第一套钢构件组装 直至破坏试验开始前才换上第二套钢构件。由于增加了更换构件的工序,因而要求第二 套钢构件的设计,不仅要考虑便于安装,而且还不能改变屋架节点原来的传力方式。这 二点一定要在试验设计中加以注意。
12.2试验屋架的选料及制作
构件和连接的基本性能后,才能进而考虑以少量的屋架进行综合的观测与评估其系统功 能。在这一前提下,一般都要求在做好试验设计的同时,还要注意做好选料与加工工作 这里需要说明的是,本条之所以只要求按现行规范严格选料与加工制作,而不要求选用 上好材料,由高级工人进行制作,主要是因为只有在最接近规范要求的情况,才最能说 明问题,最能取得对工程实践有指导作用的试验结果。 12.2.3屋架检验的目的性很明确。一般总是在委托方对它的安全性或施工质量有怀疑 时才提出来的。因此,选择外观质量相对最差的屋架进行测定,最易弄清疑点,查出隐 患。这样,也就是更有利于对要求检验的问题作出正确的判断。
12.3.1~12.3.3对屋架试验设备提出这三条基本要求,其内容从表面上看,较多属于 细节问题。然而,长期经验表明,屋架试验所出的问题,有不少是由于加荷系统行程不 够、传力偏心、支座条件与设计不符以及侧向支撑失效等所造成的。特别是侧向支撑失 效,往往是试验屋架在荷载不大的情况下,就很快失稳破坏的主要原因之一。因此,有 必要引起试验人员的重视
12.4.1屋架试验需要较大的菏载和较多的仪器设备,且试验的要求也较高,最好能在 正规的结构实验室内进行。至于现场试验,一般是不推荐的,只有对检验性试验,且无 法解决屋架运输时,才考虑就地检验,即使这样,也应搭设能防雨的试验棚,并在大风 天停止试验。由此可知,现场试验很麻烦而且费用高,不宜提倡。 12.4.3执行本条文需要注意的是,当试验的是使用过的旧屋架时,其安装偏差可能不 满足本条的要求,在这种情况下,不宜强行校正,而只需逐项记录其实际偏差,提供分 析试验结果时使用。 12.4.4本条需要说明的是,当仪表较多,安装有交叉而影响测读时,不能随便改变其 安装位置,而应由试验的负责人重新修改试验设计,作出统一的调整考虑。
12.5.1当屋架试验沿木构件部分破环时, 其破坏何载一般为设计何载的2.5~3.0诺 在这种情况下,尚若忽略了对加荷点钢垫板的受力和上弦杆木材承压的验算,便有可能 因承压应力过大而使垫板陷入木材,切断纤维,并造成不应有的应力集中。如果情况严
重,还可能引起上弦杆在加荷点处发生不正常的破坏。 因此,本条规定了该部位木材的局部承压应按能承受3倍以上的设计荷载进行验算。 12.5.4在木屋架试验中,每级加荷的时间间隔之所以需要2h,是因为木结构的变形收 敛很慢,如果每级加荷不给予足够的问歇时间,结构变形就不能得到充分发展,致使测 读的变形值偏小,在屋架破坏试验时,还会得到偏高的极限荷载值,以致影响试验的准 确性。因此,有必要对加荷的问歇时间作出统一的规定。 另外,在标准荷载作用下,之所以需要有足够的持续荷载时间,是因为这时的屋架 挠度值反映的是结构刚度。根据以往的经验,对木屋架荷载持续的时间至少要24h,甚至 更长,因此,做了相应的规定。执行时应注意的是,倘若在持续荷载期间,木屋架的变 形无收敛趋势,则应及时检查其变形异常的原因,以便作出必要的处理。 12.5.5屋架破坏试验的分级加载,到了后期之所以需要缩小级差,是为了能取得较准 确的破坏荷载值。 12.5.10过去从试验破坏的屋架上锯取小试件时,对取样的部位和数量没有统一的规 定,全凭个人的经验决定。因此,不仅试件数量居多偏少(1~3个),而且取样的部位 也带有很大的随意性。所有这些混乱情况,都对试验结果的整理带来很多问题。为此, 本条对锯取小试件的部位、种类和数量做了统一的规定。在执行中应特别注意的是,不 要随意减少试件的数量,因为本条对试件数量的规定是根据统计的最低要求确定的。
12.6试验结果的整理和分析
12.6.1在全跨荷载作用下,屋架上下弦节点的位移图,其左右各对应节点的位移量, 在正常情况下应基本上呈对称形状。尚若根据试验数据绘出的图形严重不对称,则表明 或是节点工作不正常,或是测读有差错,必须立即予以查明。这一工作到了整理数据时 才发现,一般嫌晚了一些,很可能无法纠正。因此,本标准第12.5.7条第4款规定:试 验负责人应对某些关键数据随时作现场估计分析工作,以便及时发现问题,并加以解决。 12.6.3本条第4款,关于破坏荷载与标准荷载的比值K的取值规定是根据我国设计经 验并参照原苏联有关标准确定的。经不少单位多年使用均认为较为合理、可靠。
本标准第2.2.2条,2.3.2条和有关章节,分别对木材试件的含水率,试验加荷速度 以及试验室温度提出了相应的要求,这是基于木材材性的特点提出来的。含水率、加荷 速度和温度对木材的力学性能影响均较敏感,因此为使试验数据科学,可资比较和利用 需对上述三个影响因素加以规定。 为了确实保证试验质量,试验者自觉认真执行本标准关于对试件含水率,加荷速度 和试验室温的规定有必要从未材构造的根本机理上加以认识,深刻了解上述三因素对木 材力学性能的影响。这也就是本附录的宗旨。 木材的力学性能主要依赖于构成细胞壁主体的纤维素,而纤维素是由碳、氢、氧三 种元素组成的长链大分子结构的高分子聚合物。这个链的基本单位是脱水D一一六环葡萄 糖基,籍助于氧桥顺链长相连,横向大分子链间有分子间力(范德华力)相互连接。此 外脱水D一一六环葡萄糖基中有三个羟基,当大分子链间距较近时,这些羟基将和旁邻的 氧原子形成较坚固的完全饱和的氢键。氧桥主价键能和分子间力以及氢键能的集合,构 成纤维素的机械强度。 大分子链的聚合度(或者说链长)极不相同。有的链长些,有的短些,一般链长与 直径之比达数千或更多。如此细长的大分子链呈曲态存在。 纤维素长链的每个基本链节的三个极性羟基极易吸湿,吸湿后使纤维膨润,结果使 大分子链间距增大,从而降低了分子间力。这是因为分子间力与分子间距成反比,大致 上是分子间距n次方的倒数,此外羟基吸留水分时部分氢键能将被消耗转变为热能,以 上两种现象就是木材含水率增加则强度降低的根源所在。 木材含水率与强度之相关,可用指数方程回归表达,即:
式中 Rw一 含水率为①时的木材强度; Ris一一含水率为15%时的木材强度; b一一回归系数,它与材种及受力情况有关; 0一一木材的含水率。 显然这种因含水率增加引起木材强度降低、变形增大的现象只当木材含水率の小于 或等于纤维饱和点时才会出现
含水率对木材的弹性模量也有影响,含水率越大弹性模量越小,这是因为水使纤维 素膨润,大分子链间分子力减少,致使链段分子柔顺性增大,从而降低了弹性模量。 塑性变形主要是大分子链间相互滑动所致,而水分变化恰恰引起分子间力的改变 因此含水率对木材塑性变形的影响较弹性变形为大。 作用外力值不变,木材的变形将随作用外力时间的增长逐渐加大,这种现象称作蠕 变。作用外力越小这种变历程(从开始变形到变形终止的时间)越长。 蠕变现象和大分子链的运动有关。在外力作用下,大分子链将由原平衡态过渡到新 平衡态,由于大分子链的蜡曲以及链间有相互作用的分子间力和氢键的阻碍,这种过渡 不可能与加荷过程同步,在加荷结束后尚需经历一段时间后才能完成,这个过程称蠕变 历程。显然作用外力越大这种历程就越短,总变形亦小。此外它还与加荷速度以及纤维 素结构,含水率和温度等因素都有关。 若加荷速度很快(例如试验机上几分种内试件破坏),此时链段间还来不及蠕动 变形将主要由瞬间弹性变形(指加荷过程中的弹性变形它是分子链角和链长的改变)和 塑性变形(大分子链问的滑动)组成;如果加荷速度甚慢(例如几天。几月甚至几年后 结构破坏),则除上述两类变形外给水标准规范范本,还有随荷载作用时间延长而变形速度逐渐递减的弹 粘变形。加荷速度趋于零,即作用力延续时间t趋于无限大时,弹粘变形得到充分发展 弹粘变形速度趋于零,此时的木材强度为长期强度,因此,在分析试验结果(变形、强 度、弹性模量)时,只有在相同的加荷速度下才有意义。 分子间力与温度成反比,因此温度升高,大分子链段的分子运动活泼柔顺大,从而 蠕变历程缩短,强度也低。温度低时,大分子链刚劲,蠕变历程加长,强度也高。 含水率增大,大分子链间分子力减小,从而大分子链柔顺,蠕变历程缩短。 综上所述,在进行木质试件构件和结构试验时,必须对含水率、加荷速度和室温子 以规定,只有在这些条件相对稳定的条件下,方可相互比较分析。
附录B冷杉树种偏压构件试验破坏荷载估算公式
附录B冷杉树种偏压构件试验破坏荷载估算公
对冷杉树种某些专门问题的研究性试验,偏压木构件的破坏荷载下也可试用下述, 进行估算:
RcA 6(e + fr)Rc hR.
式中Rc一一试件的顺纹抗压强度,它等于该组试件的标准小试件顺纹抗压极限强度平 均值,乘以疵病及尺寸影响系数0.754; 均值,乘以疵病及尺寸影响系数0.558; A一一试件的截面面积; h一一试件的弯矩平面内的截面高度; e一试件的偏心距; 预计的试件跨中最大破坏挠度,可按下式估算:
ahR R, 24E,(3. R
其中入一一试件的长细比 E。一一式件的顺纹抗压弹性模量,它等于该组试件的标准小试件顺纹抗压弹性模 量平均值消防标准规范范本,乘以疵病及尺寸影响系数0.792:其余符号意义同前
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