年 月
第 卷 第 期
沈 阳 建 筑 大 学 学 报 自 然 科 学 版
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｊｕｌ
Ｖｏｌ Ｎｏ
收稿日期
基金项目国家自然科学基金项目哈尔滨工业大学留学回国人员科研启动项目
作者简介祝恩淳男教授主要从事木结构研究
文章编号
层 板 胶 合 木 拱 的 蠕 变 屈 曲
祝恩淳周华樟
哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江 哈尔滨
摘要目的 研究蠕变对层板胶合木拱的稳定承载力的影响规律方法 通过建立层板胶合木
的蠕变本构模型推导应力 应变的迭代计算公式结合 ＡＢＡＱＵＳ 有限元软件编制描述胶合
木蠕变行为的用户材料子程序 ＵＭＡＴ提出判断拱发生蠕变屈曲的双重条件用有限元法分
析不同跨度矢跨比和截面规格的层板胶合木拱的蠕变屈曲特性结果 得到了层板胶合木拱
的荷载水平与蠕变屈曲临界时间呈指数衰减的关系当荷载水平为 时蠕变屈曲临界时
间接近 Ｎ当荷载水平为 时蠕变屈曲临界时间增大到接近 Ｎ蠕变屈曲承载力
临界时间曲线在 的荷载水平处出现一条水平渐进线荷载水平在 以下木拱不会发
生蠕变屈曲结论 层板胶合木拱蠕变屈曲临界时间只与荷载水平相关不受跨度矢跨比和截
面规格的影响胶合木拱的长期稳定荷载为瞬时稳定荷载的
关键词层板胶合木蠕变蠕变屈曲拱
中图分类号ＴＵ文献标志码
Ａ
引言
层板胶合木合理利用较小截面的木材制作层
板再胶合制作大截面的构件减小了木材天然缺
陷对构件强度的不利影响构件尺寸和形状突破
了天然木材的限制可制作大跨度的直线或曲线
型构件满足了大空间的设计的要求广泛应用于
游泳馆体育馆及桥梁等结构 蠕变是木材的重
要特性之一蠕变导致的长期变形对结构工作性
能的影响是极为重要的 对大跨度木结构而言
稳定承载力分析是一个关键问题尤其是考虑木
材的蠕变影响后该问题更为复杂使得木结构表
现出不同于其他材料的结构特性因此研究层板
胶合木拱的蠕变屈曲是十分必要的可用来正确
设计拱和评估拱的长期稳定承载能力
Ｈｏｆｆ 最早研究两端铰接的无缺陷 Ｈ 型截面
柱的蠕变屈曲ＨｉｌｔｏｎＫｅｍｐｎｅ 和 Ｈｕａｎｇ 等人又
把缺陷分析引入到蠕变屈曲中研究缺陷对荷载
和蠕变屈曲临界时间的影响
对柱和板可建
立蠕变微分方程采用分离变量法或 Ｌａｐｌａｃｅ 数
值反 演法 研究荷载和 蠕变 屈曲 临界 时间的关
系
混凝土因蠕变和收缩变形导致浅拱发生
屈曲的长期试验表明蠕变对几何非线性明显的
结构的影响非常重要
蠕变屈曲是影响胶合木拱结构安全的重要因
素之一但是尚未见相关报道 笔者通过建立层
板胶合木蠕变本构模型推导了适用于 ＡＢＡＱＵＳ
有限元软件的用户材料子程序的应力 应变的迭
代计算公式并开发了描述蠕变本构的用户材料
子程序 ＵＭＡＴ提出了蠕变屈曲的双重判断准
则建立了分析层板胶合木拱结构蠕变屈曲的有
限元模型通过数值分析揭示了不同跨度矢跨
比和截面规格层板胶合木拱在不同荷载水平下的
蠕变屈曲规律给出了其荷载水平与蠕变屈曲临界
时间的关系以及在设计基准期内的长期稳定荷载
胶合木的蠕变本构模型
假定胶合木材料符合如图 所示的 Ｋｅｌｖｉｎ
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