新型重组竹-混凝土连续梁节点研究

杨光宇,  ,万书宇,     ,谭云川

       （东北林业大学土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040）

摘要：本文介绍了几种新型的重组竹连续梁混凝土节点连接方式，并通过试验得到最优的连接方式，实现重组竹梁节点由铰接到刚接的转换，达到增加节点刚性的目的，为我国对重组竹在建筑结构方面的研究提供了更多的参考。

关键词：重组竹，混凝土，连续梁，增强

0. 引言

随着社会经济的发展，当下建筑行业越来越关注绿色环保问题，实现绿色建筑成为了新的发展趋势。我国竹材资源丰富、易于收集与贮运，其质量同常见木材相比也毫不逊色。在国家践行绿水青山就是金山银山的理念下，近年来出现了各种工程竹制品，如重组竹和胶合竹等。重组竹不仅可以发挥天然竹材的优点，且其自身还具有轻质高强、力学性能优良、弹塑性好、抗震性能优异等特点，因此重组竹近年来被广泛地作为受力构件应用到建筑当中。但重组竹梁在一般荷载作用下，会先在受拉边缺陷位置出现裂缝，最后因材料的抗拉强度不足，发生脆性破坏，此时，材料的抗压强度尚未充分发挥。而且与其强度相比，重组竹的弹性模量相对较低。

基于重组竹以上的优缺点，对重组竹梁采取增强方式有利于提高其承载力、强度及整体性。而在重组竹内安置钢筋的增强方式不仅仅对简支构件有增强效果，同时钢筋伸长的节点区域可以形成连续梁。故本文提出用混凝土做节点构成重组竹-混凝土连续梁并探究其五种节点连接增强方式的受弯性能进行总结，解决了传统重组竹梁节点只能用铰接的缺陷，通过这种方式可以实现连续梁的刚性连接，达到增加节点刚性的目的，为我国对重组竹在建筑结构方面的研究提供了更多的参考。

1.有关重组竹梁的研究

1.1有关普通重组竹梁的研究

重组竹是以竹束纤维为构成单元，将竹材重新组织并加以强化成型的新型竹基复合材料。因其良好的力学性能，引起了国内外学者的研究关注。

魏洋等[1]对重组竹的破坏特征与主要力学性能指标进行了研究，得到了重组竹的应力-应变关系。

陈伯望等[2]对重组竹简支梁长期受弯性能和蠕变特征及规律进行了研究，通过Burgers模型得到了重组竹梁的弯曲蠕变参数。

1.2有关增强重组竹梁的研究

伍希志等[3]基于重组竹梁刚度较小，提出了一种重组竹板和CFRP厚板嵌合粘接的新型重组竹复合材料，通过对其进行三点受弯试验与有限元分析研究其破坏模式、荷载-位移曲线等。结果表明CFRP板可以显著提升重组竹梁的刚度与静屈强度。

综述近年来研究人员的研究成果，可以得出结论：通过纤维材料增强重组竹梁可以提高重组竹梁的强度及刚度，但该方法存在一定的缺陷，例如工序繁琐、成本高、以及粘贴纤维材料后的重组竹梁不满足构件的美观要求。

陈冬剑等[4]为了提高竹结构在建筑结构领域的使用性能,提出一种新型嵌入式钢筋增强竹梁,利用嵌入式技术将钢筋嵌入竹梁的受拉区进行竹梁增强。

刘翰然[5]提出了新型组合构件——重组竹板增强胶合木梁，并通过试验研究验证了该梁的受弯性能。

结合近年来研究人员的研究成果，可以得出结论：钢筋增强重组竹梁的受弯性能相比于普通重组竹梁得到显著提高，通过钢筋增强重组竹梁的方式，可以明显提高重组竹梁的强度及刚度，而且弥补了纤维材料增强方式中的不足。但传统重组竹梁节点存在只能用铰接的缺陷，仍无法实现刚性连接。

1.3有关重组竹连续梁的研究

相较于重组竹连续梁，重组竹简支梁在材料强度的利用和梁的整体变形方面受到结构形式的限制，无法减小梁的变形。因此，将重组竹简支梁拓展到连续梁十分必要。

本文提出的重组竹连续梁混凝土节点的参考文献较少，前期查阅工作参考了有关胶合木连续梁的研究。王文博[6]对胶合木张弦连续梁进行预应力调控，能够保证预应力施加时胶合木拉应力低于其抗拉强度，进而充分利用材料强度。

在胶合木梁方面，其在节点处传递弯矩能力较弱，节点连接刚度不足。而本文提出的重组竹连续梁混凝土节点则可以实现重组竹梁节点连接由铰接到刚接的转化，提高节点刚度。

2.新型重组竹-混凝土连续梁节点

在制作构件时，先将竹材加工成长条状竹丝，铺放在模具中，并在其中放置钢筋，经过压制后形成有外伸钢筋的重组竹梁，之后在节点位置采取不同的加固方式，最终浇筑混凝土形成一体的构件，也就是本文提到的新型重组竹-混凝土连续梁节点，如图1所示。

（a）套筒连接	（b）套筒-顶钢板连接
（c）套筒-双钢板连接	（d）套筒-钢箱连接
（e）套筒-工字型钢连接
图1 节点增强方式

3.结论

 (1) 为了弥补材料的不足和缺陷，发挥材料的优良性能，提高节点刚度，本文提出了套筒连接、套筒-顶钢板连接、套筒-双钢板连接、套筒-钢箱连接、套筒-工字型钢连接五种重组竹连续梁混凝土节点增强方式。

(2) 本文提出的连续梁混凝土节点的设计方法，可以实现重组竹梁由铰接到刚接的转换，为后续重组竹连续梁混凝土节点的相关研究起到一定借鉴意义和推动作用。

参考文献:

[1] Yang Wei, Shuaifeng Tang, Xuewei Ji, Kang Zhao, Guofen Li. Stress-strain behavior and model of bamboo scrimber under cyclic axial compression[J]. Engineering Structures, 2020, 209: 100279.

[2] 陈伯望, 高丹萍, 李频, 刘玉琪. 重组竹梁长期受弯性能试验研究及蠕变分析[J]. 四川建筑科学研究, 2020, 46(05): 50-56.

[3] 伍希志, 史金桥, 李贤军, 黄雪优, 张庆东. 碳纤维增强聚合物-重组竹复合材的弯曲力学性能[J]. 林业工程学报, 2020, 5(03): 41-47.

[4] 陈冬剑, 周正伟, 潘利群. 新型嵌入式钢筋增强竹梁力学性能试验研究[J]. 森林工程, 2011, 27(04): 62-65+87.

[5] 刘翰然.基于蠕变影响的重组竹板增强胶合木梁长期受弯性能研究[D]. 东北林业大学, 2020.

[6] 王文博. 预应力胶合木连续梁调控效果研究[D]. 东北林业大学, 2020.