竹（木）梁—柱承载力与变形的非弹性分析方法

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1、分类号TU366学位代码308密级学校代码10298学号3120201南京林业大学研究生硕士学位论文论文题目：竹（木）梁-柱承载力与变形的非弹性分析方法作者：沈玉蓉专业：结构工程研究方向：新材料新结构指导老师：黄东升教授二○一五年六月工学硕士学位论文竹（木）梁-柱承载力与变形的非弹性分析方法专业名称：结构工程研究方向：新材料新结构指导老师：黄东升教授作者：沈玉蓉南京林业大学土木工程学院二零一五年六月TheInelasticMethodtoAnalyzetheLoading-carryCapacityandDeformationofBamboo(wood

2、)Beam-columnsAThesisSubmittedtoNanjingForestryUniversityfortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYSHENYurongSupervisedbyProf.HUANGDongshengCollegeofCivilEngineeringNanjingForestryUniversityJune2015I致谢在论文完成之际，我向曾经给我帮助和支持的老师、同学、朋友以及家人表示衷心的感谢！本文的研究工作是在导师黄东升教授的精心指导和悉心关怀下完成的。从收集资料、阅

3、读文献，到大纲确定、公式推导、程序调试以及论文撰写的整个过程中，导师自始至终都给予了无私的关怀与指导。黄老师是一位严厉和亲切并存的导师，他渊博的知识、严谨的治学精神，及对事物的敏锐洞察力，都让我印象深刻，使我受益终身。跟随黄老师的这段学习生涯，也将会成为我人生中最珍贵的回忆之一。对导师三年来所付的心血，在此，谨致导师本人及全家以深深的谢意！感谢苏毅老师对我论文的精心指导；感谢周年强老师、李海涛老师、赵龙龙师兄，在试验期间给予的诸多帮助；感谢读书期间的所有任课老师，他们的辛勤工作使我学到了许多新的知识。感谢班主任陈茁新老师、赵志峰老师，在学上习、生活、工

4、作上都给予我很大的支持和关心。感谢师姐周爱萍、孙玲玲，师兄张培端、俞歆晨、周军文、赵龙龙、李健男，同门包茜虹、韩威、王骁睿、傅翔、徐春晖、陈伟，以及唐思远、严健、盛宝璐、赵淑颖、尚庆明、朱文翔等师弟师妹们对我科研工作的帮助。感谢课题组这个团结的集体给予我前进的动力和开阔的思路！祝愿课题组的各位师兄、师姐、师弟、师妹们都事业有成！感谢于彩霞、朱晓蕾、彭英艳等室友，以及12级硕士8班的同学，在平时生活与学习中给予的无私帮助！祝你们今后的工作与生活，都一切顺利！感谢在加拿大UBC留学的一年中，戴春平导师、王建和导师、何光波老师、实验员John和Golden，

5、对我的悉心指导和关心，这段时间的学习生活使我受益匪浅。同时感谢期间师兄李健男、沙九龙、卫佩行，及李丹晨、曹源、张永亮老师等对我的关心和帮助！感谢母校南京林业大学，在这七年学习生涯期间给予我的帮助和机遇！在今后的几年学习生活，我将继续努力！特别感谢我的家人，尤其我的爷爷奶奶，多年来他们的默默付出，支持我一路向前；每一寸成长的脚印也都凝结着父母双亲的血汗，每一次的进步，都离不开他们的理解与支持。他们朴实诚恳的为人之道，是我一生学习的榜样。养育之恩，此生牢记！最后，再一次感谢在我学习、工作和成长历程中所有关心和帮助过我的人们！愿你们永远幸福安康！作者：沈玉蓉

6、2015年6月5日II摘要极限状态下，竹（木）受弯、压弯构件呈非线性渐进破坏历程。然而，各国现有木结构设计规范均未考虑这一破坏历程，采用线弹性理论计算梁-柱构件的响应，不能准确地预估构件的极限承载力与变形。基于此，本文主要通过竹（木）材料力学性能、基本构件受弯与偏心受压的试验研究，分析材料非线性应力-应变关系以及构件的破坏模式、破坏机理，最终建立受弯、压弯等基本构件在非弹性工作状态下强度与变形的分析方法。主要内容和结论如下：（1）本文在总结重组竹、单板层积材（LVL）基本力学性能的基础上，给出了竹（木）材料顺纹线弹性本构关系和非线性应力-应变关系的一般

7、表达式。（2）通过试验，竹（木）构件的破坏呈非线性渐进破坏特性，其破坏机理为：梁上部纤维受压屈曲；受拉区纤维束之间发生界面破坏；最终纤维束拉断，构件丧失承载能力。故定义木（竹）受弯、压弯构件的极限承载力由梁-柱截面达到材料的极限强度来确定。（3）考虑竹（木）材料的非线性应力-应变关系，应用Euler理论，建立了梁-柱构件的非弹性分析模型，导出了适用于纯弯构件、压弯构件及碳纤维布（CFRP）增强受弯构件等竹（木）梁-柱构件极限承载力与变形分析的实用计算公式。（4）最后，通过重组竹梁、LVL及CFRP增强LVL梁的受弯试验，以及重组竹柱的偏心受压试验的数据

8、分析，验证了本文提出方法的正确性。关键词：梁-柱理论；重组竹；非线性应力-应变模型；压弯构件；