近日,我院魏洋教授课题组在土木工程领域中科院一区Top期刊《Engineering Structures》发表了研究成果(Experimental and theoretical study on flexural performance of reinforced bamboo-concrete composite beams。硕士生颜子程为第一作者,魏洋教授为通讯作者,我校为第一完成单位。该成果得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和江苏省农业科技创新基金的资助。
为克服单纯竹结构受弯构件的刚度小、变形大的不足,充分发挥竹材与混凝土两种材料的各自优势,课题组率先提出了竹-混凝土组合梁结构(授权发明:ZL2012104134970;ZL2015106441708;ZL2017110619030),其由竹材和混凝土两种材料通过剪力连接件连接,竹材位于下部受拉区,混凝土位于上部受压区,竹材与混凝土以连接件组合而共同工作。十余年来,课题组系统开展了竹-混凝土连接件及竹-混凝土组合梁的力学行为研究,开发了系列竹-混凝土连接件,研究了竹-混凝土部分组合截面的组合效率变化历程,基于截面刚度折减思想,构建了考虑界面滑移的竹-混凝土组合梁的计算方法。
该论文进一步深化提出配筋竹-混凝土组合梁结构,通过在竹梁截面内配置钢筋及施加预应力的方式,进一步提高组合结构的承载性能。论文开展了配筋重组竹-混凝土组合梁试验,研究了不同钢筋直径与预应力水平对组合梁承载性能的影响。结果表明,组合梁承载过程中表现出一定的界面滑移,其破坏模式主要呈现为受拉区竹材拉断;配筋竹-混凝土组合梁的承载力和刚度得到有效提升,随着钢筋直径的增加,组合梁的抗弯刚度和极限承载力呈增加变化;而施加预应力使得组合梁出现一定程度的上挠,减少了使用荷载作用下的实际弯曲位移。在理论分析与试验基础上,论文提出了预测配筋竹-混凝土组合梁抗弯刚度的理论计算方法。
该研究为配筋竹-混凝土组合梁结构的工程应用奠定一定的理论基础,为竹木结构大跨度、大荷载应用提供一种有效的解决思路。
供稿:颜子程;供图:颜子程;初审:柳任飞;终审:魏洋;编辑:许历隆