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·523·阔叶材木材种类强度等级!f TCll4.00TCl74.24TCl33.92TCl53.87针叶材TB204.90TBl75.l8TBl55.20余宗明，l935年生，重庆市万州区人，北京住总集团，教授级高级工程师，l00053，北京收稿日期：2000-04-05建筑技术Architecture TechmOIOgy第3l卷第8期VOI.3l NO.8竹胶合板模板设计的力学指标余宗明MECHANICS PARAMETER FOR DESIGN OF BAMBOOP OOD FORMYU Zongming胶合板模板引入我国已有十几年的历史，在很多大型工程上的应用显示了其优越性。
其中较为突出的是竹胶合板模板，由于其符合中国国情，已成为胶合板模板中的主体。
竹胶合板应用的首要问题是其设计技术指标。
模板承载力及刚度的计算都必须预先确定设计强度和弹性模量。
由于生产工艺条件不同，目前各厂家产品的技术指标也不同，因而仅能根据厂家提供的静曲强度和弹性模量的试验值来确定其设计值。
由于竹胶合板是以植物躯干为基本原料的制成品，在相当大的程度上与木材的性质相接近。
因而本文参照《木结构设计规范》(GBJ5-88)来解决这一问题。
1静曲强度的设计值1.1《木结构设计规范》(GBJ5-88)的有关规定根据《木结构设计规范》(GBJ5-88)第三章基本设计规定的第二节设计指标和容许值的表3.2.l-l，将各种木材的强度设计值和弹性模量列于表l。
相应的各树种的强度试验值从该规范附录七中可以查到。
该附录规定：“当取样检验一批木材的强度等级时，可根据其弦向静曲强度的检验结果进行判定。
对于承重结构用材，应要求其检验结果的最低强度不得低于本标准附表7.l 规定的数值”。
见表2。
将表l和表2相比可以看出，强度设计值和强度检验值之间相差一个系数。
此系数与材料性能的变异统计因素有关。
按照《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)，该系数为材料性能分项系数。
竹材结构的抗压试验研究邓友生;程志和【摘要】毛竹因其生长周期短、产量高和短期力学性能优越而应用于工程结构中.针对原伐毛竹不同部位的抗弯强度、抗压强度、抗剪强度等力学性能等试验研究不足的问题,通过分析和比较国内外不同毛竹构件及竹质结构的试验方法,从实验标准、抗压实验、充填混凝土等方面,研究毛竹管不同部位、空竹管与混凝土竹管对其抗压承载力的影响规律,分析毛竹构件的变形破坏特点,建立混凝土竹管的抗压承载力计算公式,可为毛竹构件及其结构在工程实践应用中提供设计依据和参考.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)027【总页数】5页(P223-227)【关键词】试验方法;力学性能;竹片;毛竹;混凝土竹管【作者】邓友生;程志和【作者单位】西安科技大学建筑与土木工程学院,西安710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】TU366.1毛竹生长繁殖快、周期短、短期强度相对较高且稳定，但长期强度会因其纤维的老化腐朽而降低[1]。
作为一种可再生的天然材料，随着竹材加工工艺的提升和绿色环保的发展理念提出，竹材在工程中应用越来越广泛。
工程实践中以“以竹代钢、以竹代木”的建筑发展理念不仅可以充分发挥竹材优越的力学性质，而且还可以缓解建筑材料、纤维材料的紧缺现状，对生态发展具有重要推动作用[2]。
目前，对于竹材力学性能的研究多集中在以小尺寸竹片为测试单元进行测试，研究不同竹龄、部位和方向下对竹材物理力学性能的影响。
国外仅有少数研究人员对毛竹块或竹片的抗弯、抗剪、抗压等力学性质进行研究[3]。
Mitch等[4]对竹子全秆截面进行劈裂试验，研究竹子破裂后的表观特征，利用劈裂法测定了全秆竹秆的垂直拉伸性能。
Lee等[5]通过对原竹内壁施加均匀压力测量出竹子的径向抗拉强度和弹性模量；Sharma[6]利用开口销设计测量了圆竹顺纹抗剪强度以及轴向和弦向复合受力力学性能的方法。
竹子学报，２０２０，３９（１）：４６－５２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢａｍｂｏｏＲｅｓｅａｒｃｈ现代胶合竹的超声波检测与轴压强度的试验研究与分析周年强，陈 国，赵龙龙（南京林业大学土木工程学院，江苏南京２１００３７）摘 要 胶合竹材料作为一种竹材深加工产品，具有强度高、性能稳定、适宜工业化生产加工等特点。
为深入研究胶合竹材料的力学性能，对７组共７０个基材叠合方向、试件长度不同的胶合竹清材小试件进行了超声波波速检测和轴心抗压强度试验。
试验结果显示，胶合竹材料具有较高强度，破坏以试件基材破坏而非胶层剥离为主。
胶合基材的叠层方向对超声波速和刚度、轴压强度影响较大，超声波速与强度、弹性模量具有一定相关性，因此可以基于超声波波速指标对胶合竹试件的强度和弹性模量进行无损检测。
通过各试件的抗压强度曲线可以发现，顺纹抗压试件的强度明显高于２类横纹抗压试件，后者在试验后期仍可产生获得强度提升，３类试件都具有较大的塑性变形能力，３类试件不同的力学特性可以使其应用于不同的场景。
关键词 胶合竹；清材小试件；无损检测；超声波波速；抗压强度；轴压性能ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＷａｖｅＶｅｌｏｃｉｔｙａｎｄＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳｍａｌｌＧｌｕｅｄＢａｍｂｏｏＳｐｅｃｉｍｅｎｓＺＨＯＵＮｉａｎ ｑｉａｎｇ，ＣＨＥＮＧＧｕｏ，ＺＨＡＯＬｏｎｇ ｌｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｓａｄｅｅｐｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｏｆｂａｍｂｏｏ，ｔｈｅｇｌｕｅｄｂａｍｂｏｏｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｕｎｉｆｏｒｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｇｏｏｄｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｇｌｕｅｄｂａｍｂｏｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｅｖｅｎｇｒｏｕｐｓｏｆ７０ｓｍａｌｌｇｌｕｅｄｂａｍｂｏｏｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｃｋｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｌｅｎｇｔｈｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｇｌｕｅｄｂａｍｂｏｏｍａｔｅｒｉａｌｈａｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｗａｓｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｆａｉｌｕｒｅｒａｔｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｌｕｅｄｓｕｂｓｔｒａｔｅｈａｄａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎｄｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｓｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｔｏａｃｅｒｔａｉｎｄｅｇｒｅｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｔｈｅｇｌｕｅｄｂａｍｂｏｏｓｐｅｃｉｍｅｎｃａｎｂｅｎｏｎ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｌｙｔｅｓｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｄｅｘ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃｕｒｖｅｏｆｅａｃｈｓｐｅｃｉｍｅｎ，ｉｔｃａｎｂｅｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｐｅｃｉｍｅｎｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｔｗｏｏｔｈｅｒｔｙｐｅｓｏｆｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，ｔｈｅｌａｔｔｅｒｃａｎｓｔｉｌｌｐｒｏｄｕｃｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｌａｔｅｒｓｔａｇｅｏｆｔｈｅｔｅｓｔ，ａｎｄｔｈｅｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆ收稿日期：２０１９－１１－２９基金项目：国家自然科学基金项目（５１４０８３１２）作者简介：周年强，博士，从事结构工程及其工程材料、减隔震设计等方面的研究。
竹帘胶合板力学性能与主要相关因素间的关系研究
韩健
【期刊名称】《建筑人造板》
【年(卷),期】1996(000)003
【摘要】热压压力、温度、保压时间和竹帘（席）上胶量是影响竹帘胶合板力学性能的主要因素，该研究在试验的基础上对上述因素与产品力学性能之间的关系进行了分析讨论，揭示了它们之间的相互关系，并提出了优化的工艺条件。
【总页数】5页(P12-16)
【作者】韩健
【作者单位】中南林学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU755.21
【相关文献】
1.覆膜竹帘胶合板表面质量及相关因素的分析 [J], 韩健
2.竹片质量对竹帘胶合板静曲强度与弹性模量的影响 [J], 王琮琮;钱俊
3.含能粘弹体的动态力学性能与极限力学性能的关系研究 [J], 范夕萍;刘子如;孙莉霞;白锦芳
4.慈竹竹帘胶合板力学性能研究 [J], 刘学;喻云水;周蔚虹
5.竹帘胶合板胶膜纸质量与相关因素关系分析 [J], 韩健
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第５１卷㊀第３期２０２３年３月㊀㊀林业机械与木工设备ＦＯＲＥＳＴＲＹＭＡＣＨＩＮＥＲＹ＆ＷＯＯＤＷＯＲＫＩＮＧＥＱＵＩＰＭＥＮＴＶｏｌ５１Ｎｏ.３Ｍａｒ.２０２３研究与设计竹胶板力学性能影响因素的研究进展张㊀劢ꎬ㊀丁㊀昊ꎬ㊀王㊀正∗ꎬ㊀孟婷玉ꎬ㊀陈怡含ꎬ㊀张欣然(南京林业大学材料科学与工程学院ꎬ江苏南京２１００３７)摘㊀要:竹胶板是以竹材为原料制成的一种胶合板ꎬ相较于木胶合板来说有更好的经济性ꎬ从与竹胶板弹性模量㊁静曲强度等力学性能相关的各项研究展开ꎬ分析如何提高竹胶板的力学性能ꎬ以及对竹胶板力学性能产生影响的各项因素ꎬ包括热压工艺㊁含水率㊁组坯方式㊁竹材质量等ꎬ并对目前的研究进展进行了总结ꎬ根据目前国内外竹胶板力学性能研究中存在的问题提出了建议ꎬ以期能为今后竹胶板的研究提供参考ꎮ关键词:竹胶板ꎬ力学性能ꎬ影响因素ꎬ研究进展中图分类号:ＴＳ６５３.３㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:２０９５－２９５３(２０２３)０３－００５０－０４ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＦａｃｔｏｒｓｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＢａｍｂｏｏＰｌｙｗｏｏｄＺＨＡＮＧＭａｉꎬ㊀ＤＩＮＧＨａｏꎬ㊀ＷＡＮＧＺｈｅｎｇ∗ꎬ㊀ＭＥＮＧＴｉｎｇ￣ｙｕꎬ㊀ＣＨＥＮＹｉ￣ｈａｎꎬ㊀ＺＨＡＮＧＸｉｎ￣ｒａｎ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１００３７ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄｉｓａｋｉｎｄｏｆｐｌｙｗｏｏｄｍａｄｅｏｆｂａｍｂｏｏａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ.Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｗｏｏｄｐｌｙｗｏｏｄꎬｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄｈａｓｂｅｔｔｅｒｅｃｏｎｏｍｙ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｉｌｌｓｔａｒｔｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄꎬｓｕｃｈａｓｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｓｔａｔｉｃｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈꎬａｎｄａｎａｌｙｚｅａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｏｔｐｒｅｓｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔꎬｆｏｒｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎬｂａｍ￣ｂｏｏｑｕａｌｉｔｙꎬｅｔｃ.ꎬａｎｄｈｏｗｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄꎬａｎｄｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄꎬｈｏｐｉｎｇｔｏｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｔｈｅｆｕ￣ｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｌａｔｅｄｔｏｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄꎬｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓꎬｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ㊀㊀收稿日期:２０２３－０１－０２基金项目:２０２１年江苏省现代农业产业单项技术研发项目(ＣＸ(２１)３０４９)第一作者简介:张劢ꎬ本科生ꎬ研究方向为木结构建筑ꎬＥ－ｍａｉｌ:３２２６３４６３９０＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ∗通讯作者:王正ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向为木结构建筑ꎬＥ－ｍａｉｌ:ｗａｎｇｚｈｅｎｇ６３２５８＠１６３.ｃｏｍꎮ我国森林资源匮乏ꎬ森林覆盖率远低于世界平均水平ꎬ人均森林面积仅占世界平均水平的１/４ꎮ但是我国的竹类资源非常丰富ꎬ竹林覆盖面积达６７３万ｈｍ２ꎬ占世界竹类资源的１/３ꎮ其中ꎬ又以毛竹为最主要的竹类资源ꎬ也是生产竹胶合板的主要原料ꎮ改革开放以来ꎬ随着科学技术的不断进步ꎬ人们已经从竹材的简单利用发展到以其作为各种结构用材㊁装饰用材等ꎮ特别是１９９４年国家建设部提出将竹胶合板纳入十大新技术产品推广项目之一ꎬ并提出了 以竹代木ꎬ以竹代钢 的口号之后ꎬ与竹胶板生产研究相关的企业发展更是迅速ꎬ竹胶合板也在车辆㊁造船㊁建筑等领域得到了广泛的应用[１－２]ꎮ第３期张㊀劢ꎬ等:竹胶板力学性能影响因素的研究进展竹胶板是由经高温软化后的竹材制成的竹片ꎬ通过浸胶㊁热压㊁胶合等步骤制成的一种竹质胶合板材ꎮ竹胶板由我国最先研制成功ꎬ亦是拥有自主知识产权ꎬ并形成产业化规模的一种竹基复合材料ꎮ其具有对称㊁奇数层㊁相邻层板纹理垂直等特征ꎬ具有强度和刚度性能优良㊁硬度大㊁韧性好且经久耐用等优点ꎮ竹胶合板具体可分为竹片胶合板㊁竹帘胶合板㊁竹席竹帘复合胶合板等种类ꎮ竹胶合板的推广与广泛应用ꎬ不仅缓解了木材资源的紧张ꎬ也使以毛竹为主的竹材资源得到了充分利用ꎬ显示了竹胶板作为结构用材的优良特性ꎮ１㊀国内外关于竹胶板力学性能的研究现状㊀㊀竹胶合板的制作工艺复杂ꎬ首先要将原竹进行截断㊁去节以及剖分处理ꎬ接着利用水煮和高温对竹片进行软化处理ꎬ再将其展平㊁辊压ꎬ经过刨削㊁干燥㊁齐边三道加工工序ꎬ最后进行胶合以及合板加工处理ꎮ因其加工工序复杂ꎬ故每一步操作都有可能影响竹胶板成品板的力学性能ꎬ从而影响板材的质量ꎮ影响竹材力学性能指标静曲强度和弹性模量的主要因素一般有:竹片质量㊁竹材含水率㊁热压时间㊁热压温度㊁热压压力㊁浸胶量㊁胶粘剂种类等ꎮꎮ１.１㊀热压工艺对竹胶板力学性能的影响２００６年ꎬ喻云水[３]等利用响应面模型方法ꎬ研究了热压压力㊁热压温度等因素对于竹胶板干湿两状态下纵横向弹性模量和静曲强度的影响ꎮ其中ꎬ热压压力和热压温度对于竹胶板的弹性模量和静曲强度的正面影响很大ꎬ随着热压压力的增加和热压温度的升高ꎬ竹胶板纵横两方向的弹性模量和静曲强度都呈直线上升趋势ꎮ热压压力对于竹胶板力学性能影响的主要原理是热压压力的大小会影响产品的密度ꎬ而密度又会影响板材的力学性能ꎮ一般情况下ꎬ热压压力越大ꎬ产品密度越高ꎬ力学性能也就越好ꎬ弹性模量和静曲强度也就会升高ꎮ而热压温度对于竹胶板力学性能的影响ꎬ主要是通过提高温度来提高板材表芯层的温度梯度ꎬ促使板材形成温度梯度ꎬ从而使静曲强度增加ꎮ热压时间和竹胶板的弹性模量及静曲强度也呈正相关关系ꎬ但是其影响程度要比热压压力和热压温度小ꎮ２０１２年ꎬ高黎[４]等通过以毛竹为原材料ꎬ采用 热上－热下 的工艺制备竹篾胶合板来进行试验ꎬ得出高压时间和梯度降压时间均对竹篾胶合板的力学性能有较为显著的影响ꎮ随着高压时间的延长ꎬ弹性模量和静曲强度均会提高ꎬ原因是在高压时间的延长能够提高板材芯表层间的胶黏剂的交联程度ꎬ同时厚度反弹率也会减小ꎮ同时ꎬ梯度降压时间的延长也会改善竹篾胶合板的弹性模量和静曲强度ꎮ研究表明ꎬ在高压时间为１２ｍｉｎꎬ梯度降压时间为２ｍｉｎ/段时ꎬ竹篾胶合板的性能可达到最佳ꎮ１.２㊀含水率对竹胶板力学性能的影响２０１９年ꎬ彭亮[５]利用Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ曲线拟合法和一元线性回归分析了含水率对于竹胶合板弹性模量的影响ꎮ他指出在纤维饱和点以下时ꎬ随着含水率的增加ꎬ竹胶板的弹性模量和静曲强度呈下降趋势ꎬ在含水率从８％增加到纤维饱和点的过程中ꎬ弹性模量和静曲强度下降５０％左右ꎮ而当含水率增加到纤维饱和点以上后ꎬ弹性模量和静曲强度基本上保持稳定ꎬ与竹材自身弹性模量的变化基本一致ꎮ同时ꎬ通过分析不同含水率状态下的弹性模量和静曲强度变化曲线ꎬ可以得出竹胶板力学性能含水率转折点相对应的竹材纤维饱和点平均值为２１.７２％ꎬ低于没有经过热压的竹材ꎮ２０１２年ꎬ高黎[６]等以慈竹为原料ꎬ通过试验得出在含水率为１０％和１５％时ꎬ竹帘胶合板的弹性模量没有明显差异ꎬ而当含水率上升到２０％时ꎬ弹性模量会略有降低ꎮ其原因可能是含水率的升高导致在热压过程中ꎬ板材的水分扩散时胶粘剂的交联程度降低ꎬ表层胶竹界面被破坏ꎬ使得竹帘胶合板的刚度受到了影响ꎬ从而导致弹性模量的降低ꎮ１.３㊀组坯方式对竹胶板力学性能影响２０１２年ꎬ刘学[７]等利用慈竹作为竹帘胶合板的生产原料ꎬ研究不同组坯方式对于竹帘胶合板力学性能的影响ꎮ试验设计了三种组坯方式ꎬ分别为相邻层互相垂直的对称结构㊁２层纵向和１层横向相互交叉的对称结构㊁３层纵向和１层横向相互交叉的对称结构ꎮ结果表明组胚方式对于竹帘胶合板的力学性能具有明显影响ꎬ突出表现在弹性模量和静曲强度这两方面ꎮ这三种组坯方式所制造的竹帘胶合板力学性能均能达到ＧＢ/Ｔ２１１２８－２００７结构用竹木复合板力学性能指标的Ａ级标准ꎮ其中ꎬ用３层纵向和１层横向的对称结构进行组坯得到的竹帘胶合板１５林业机械与木工设备第５１卷的力学性能最好ꎬ其静曲强度为１２８.８ＭＰａꎬ弹性模量为１３.３ＧＰａꎬ抗压强度为７２.４ＭＰａꎬ水平剪切强度为１４.３ＭＰａꎮ１.４㊀浸胶量对竹胶板力学性能的影响２０１３年ꎬ冯明智[８]等研究了浸胶量对竹篾胶合板力学性能的影响ꎬ试验结果表明浸胶量对于胶合板的静曲强度和弹性模量影响并不显著ꎬ浸胶量在５％~９％范围内时ꎬ竹篾胶合板的静曲强度和弹性模量均大于ＯＳＢ/４型的标准值ꎮ但是随着浸胶量的增加ꎬ抗弯强度会变大ꎬ从而增强竹篾胶合板的强度ꎮ２００６年ꎬ喻云水等利用响应面模型方法研究施胶量对于竹胶板干湿两状态下纵横向弹性模量和静曲强度的影响ꎮ试验结果表明ꎬ随着施胶量的增加ꎬ静曲强度和弹性模量呈上升趋势ꎬ但是在较高的施胶量条件下ꎬ其对弹性模量的影响会减弱甚至下降ꎮ１.５㊀竹材质量对竹胶板力学性能的影响除竹材胶合板制造过程中的各项因素会对竹胶板成品的力学性能产生影响ꎬ作为生产原料的竹材本身的性能也会对竹胶板成品的力学性能产生影响ꎮ２０１５年ꎬ高洪一[９]等以毛竹为试验材料进行竹材的准静态拉伸试验和中速拉伸试验ꎬ来对竹材的破坏形式和力学性能进行分析和研究ꎮ试样按是否有竹节分为两种ꎮ通过准静态拉伸试验可以发现ꎬ无竹节的竹材抗拉强度高于有竹节的竹材ꎬ且竹龄对于无竹节竹材的抗拉强度影响明显ꎬ随着竹龄的增大ꎬ无竹节竹材的抗拉强度会逐渐提高ꎬ而竹龄对于有竹节竹材的抗拉强度影响并不明显ꎮ这是因为竹材的维管束有较好的抗拉性能ꎬ同时随着竹龄的增长ꎬ竹材的维管束会变粗ꎬ承载能力也会变强ꎬ抗拉强度相应就能提高ꎬ但是在竹节处维管束分布是稀疏且弯曲的ꎬ拉伸时就更易被破坏ꎬ竹龄的增长也不会对其强度有明显影响ꎮ试验表明竹龄为３年的竹材抗拉强度最大ꎬ可达１９１.２３ＭＰａꎮ而有竹节的竹材易在竹节处断裂ꎬ其最大抗拉强度为８６.０５ＭＰａꎬ远低于无竹节处抗拉强度ꎮ同样ꎬ通过准静态拉伸试验可以发现无竹节竹材的弹性模量大于有竹节竹材ꎬ且随着竹龄的增长ꎬ无竹节的竹材的弹性模量会随之增加ꎬ而有竹节的竹材的弹性模量则随之减小ꎮ中速拉伸试验的结果则说明了随着竹龄的增长ꎬ竹材的抗拉强度会逐步降低ꎮ２０１３年ꎬ王琮琮[１０]等将厚薄两种规格的竹片按照质量好坏分为五等并按一定方式组坯生产竹帘胶合板ꎬ并通过对其纵向弹性模量以及静曲强度的研究来得出能产出较高质量的竹帘胶合板的竹片的质量要求ꎮ试验发现竹片的弯曲度㊁厚度均匀度以及是否存在竹节等都对竹材胶合板成品质量有影响ꎮ要生产出较高质量的竹帘胶合板ꎬ竹片应该挑选表面平滑㊁无弯曲变形㊁无竹黄层㊁无虫蛀㊁无腐朽的ꎬ若竹片上存在竹节ꎬ竹节应该平滑且无大幅度突出ꎬ生产时各层竹片也应选择厚度接近一致的ꎬ遵守中心对称的原则ꎮ在此试验中ꎬ测得厚度小于０.２ｍｍ的竹片所生产出来的竹帘胶合板的纵向弹性模量和静曲强度最好ꎬ分别能达到１２４.５ＭＰａ和７４６８.３ＭＰａꎮ２０１４年ꎬＪｉｎＱｉｕＱｉ[１１]等以慈竹为原材料研究了竹杆杆高对于竹胶板力学性能的影响ꎮ实验结果表明ꎬ随着杆高的增加ꎬ抗压强度增大而抗剪强度减小ꎬ抗拉强度则是先增大后减小ꎬ在杆高为６ｍ时达到最大ꎬ抗弯强度也同样随杆高的增加呈现出先增大后减小的趋势ꎮ一般情况下ꎬ对竹材进行热处理会降低其力学性能ꎬ从而使以竹材为生产原料的竹胶板的力学性能下降ꎮ但是在一些特殊情况下ꎬ热处理反而能够增强竹材的力学性能[１２]ꎮ２０２０年Ｗａｎｇ[１３]等通过实验发现ꎬ在１４０ħ/３０ｍｉｎ的条件下对竹材用饱和蒸汽进行高温处理ꎬ能使竹材的抗弯强度达到１９６.６ＭＰａꎬ比未处理的竹材提高了１０.８％ꎬ而当温度升高到１６０ħ时ꎬ处理１０ｍｉｎ会使静曲强度提高４.６％ꎬ弹性模量提高２.３％ꎮ这是因为热处理提高了竹材的密度以及纤维素结晶度ꎮ但是当温度继续上升或时间继续延长之后ꎬ竹材的静曲强度和弹性模量则会开始下降ꎮ试验结果表明１６０ħ/３０ｍｉｎ或者１８０ħ/１０ｍｉｎ是对木材进行热处理的较好条件ꎮ２０１２年ꎬＺｈａｎｇ[１４]等人通过试验发现在对木材进行热处理的过程中ꎬ在１２０ħ时静曲强度会达到最大值ꎬ而在１４０ħ时弹性模量达到最大值ꎬ而当温度大于２００ħ之后ꎬ静曲强度和弹性模量都会发生显著降低ꎮ同时ꎬ在同一温度下ꎬ时间的长短也会对竹材的力学性能产生影响ꎮ例如ꎬ在１６０ħ下热处理１小时ꎬ木材的静曲强度会比未处理的增加５.７％ꎬ但是当时间延长到４ｈ之后ꎬ静曲强度反而会降低６.３％ꎮ１.６㊀不同竹材对竹胶板力学性能的影响ＤｉｎｉｅＡｗａｌｌｕｄｄｉｎｌ[１５]等选择四种不同种类的竹２５第３期张㊀劢ꎬ等:竹胶板力学性能影响因素的研究进展材ꎬ并对其进行了压缩㊁拉伸以及含水率测试ꎮ结果表明竹材顶部的抗压强度最高ꎬ其次是中部ꎻ竹材的抗拉强度在顶部㊁中部和底部则没有明显差别ꎻ含水率的下降则会使竹材有更高的抗压强度ꎮ研究总体表明竹材有良好的强度性能且有作为建筑材料的特性ꎮ２０１２年ꎬＫｈａｎｄｋａｒ－ｓｉｄｄｉｋｕｒ[１６]等将用梨竹和木棉制成的竹席－木单板胶合板和竹席胶合板以及木单板胶合板放在一起ꎬ以万能试验机作为实验器材ꎬ研究比较它们的弹性模量和静曲强度ꎮ试验结果表明三种胶合板的静曲强度均处于较高水平ꎬ而弹性模量最高的是竹席胶合板ꎬ其次是竹席－木单板胶合板ꎬ最差的是木单板胶合板ꎮ其原因是竹纤维有较长的纤维长度以及较厚的细胞壁ꎬ增加了竹材的机械强度ꎬ从而增强了竹材的弹性模量ꎮ２０１１年ꎬＭ.Ａｓｈａｄｕｚｚａｍａｎ[１７]等用梨竹制作出竹席胶合板ꎬ并将其与市场上现有的木棉胶合板进行比较ꎬ发现以梨竹为原材料的竹席胶合板的弹性模量是木棉胶合板的６倍ꎬ静曲强度是其３倍ꎬ都远高于木棉胶合板ꎮ这是因为竹材有较大的纤维长度ꎬ且竹材的纤维沿竹子长度方向排列ꎬ为其提供了更大的强度和刚度ꎮ２㊀结论与展望我国是世界上竹资源最丰富的国家ꎬ无论是竹种资源㊁竹林面积还是蓄积量ꎬ都处在世界前列[１８]ꎮ竹材具有生长周期短㊁再生性强㊁抗拉㊁抗压㊁抗弯性能好等优点ꎬ相较于木胶合板ꎬ生产使用竹胶合板的经济性更好[１９]ꎮ目前ꎬ虽然竹胶合板已经开始在建筑㊁造船㊁车辆等领域被广泛使用ꎬ但是与竹胶板制作生产相关的试验研究㊁标准制定方面依然存在不足ꎮ就竹胶板的力学性能来说ꎬ目前大部分研究都聚焦于研究其静曲强度和弹性模量ꎬ对于抗弯性能㊁抗拉㊁抗压性能㊁抗剪性能的研究报告却不多见ꎮ很多研究也是通过研究改进竹材自身性能来从侧面论述各影响因素对于竹胶板力学性能的影响ꎮ希望未来能有更多关于竹胶板力学性能及其优化方面的研究ꎬ有更多关注于竹胶板抗弯性能㊁抗拉性能等除弹性模量和静曲强度的力学性能方面的研究ꎬ以及竹胶板生产相关标准的出现ꎮ希望未来能有更多研究人员投入到竹胶板性能研究与生产制造方面的研究工作中去ꎮ相信在不久的将来ꎬ竹胶板会得到更广泛的应用ꎮ参考文献:[１]㊀郭陶明.我国竹胶板模板的现状及发展趋势[Ｊ].建材技术与应用ꎬ２００７(１１):２０－２２.[２]㊀冯明智ꎬ赵瑞龙ꎬ高黎ꎬ等.结构用竹胶合板的应用现状及展望[Ｊ].木材加工机械ꎬ２０１２ꎬ２３(２):４５－４９＋５１.[３]㊀喻云水.湿状态下竹胶合板模板力学性能与数值模拟研究[Ｄ].长沙:中南林业科技大学ꎬ２００６.[４]㊀高黎ꎬ王正ꎬ任一萍.热压工艺曲线对竹篾胶合板性能的影响[Ｊ].木材加工机械ꎬ２０１２ꎬ２３(５):２２－２５.[５]㊀彭亮.含水率对竹胶合板力学性能的影响及纤维饱和点测定[Ｊ].湖南林业科技ꎬ２０１９ꎬ４６(５):２８－３２.[６]㊀高黎ꎬ王正ꎬ任一萍.热压工艺及板坯含水率对竹帘胶合板性能的影响[Ｊ].木材工业ꎬ２０１２ꎬ２６(６):９－１２.[７]㊀刘学ꎬ喻云水ꎬ周蔚虹.慈竹竹帘胶合板力学性能研究[Ｊ].湖南林业科技ꎬ２０１２ꎬ３９(１):５１－５３.[８]㊀冯明智ꎬ赵瑞龙ꎬ高黎ꎬ等.浸胶量对竹篾胶合板物理力学性能的影响[Ｊ].木材工业ꎬ２０１３ꎬ２７(３):５４－５６.[９]㊀高洪一ꎬ刘艳丰.竹材力学性能研究[Ｊ].中国农机化学报ꎬ２０１５ꎬ３６(６):１３９－１４２.[１０]㊀王琮琮ꎬ钱俊.竹片质量对竹帘胶合板静曲强度与弹性模量的影响[Ｊ].浙江农林大学学报ꎬ２０１４ꎬ３１(５):７５８－７６３. [１１]㊀ＱＩꎬＪＩＮＱＩＵꎬＸＩＥꎬＪＩＵＬＯＮＧꎬＨＵＡＮＧꎬＸＩＮＧＹＡＮꎬｅｔａｌ.Ｉｎ￣ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｏｆｂａｍｂｏｏｃｕｌｍｏｎｍｅ￣ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｐｌｙｗｏｏｄ:ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｕｌｍｈｅｉｇｈｔ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｗｏｏｄｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１４ꎬ６０(６):３９６－４０２.[１２]㊀ＬＩꎬＺＨＡＯ－ＺＨＡＯꎬＬＵＡＮꎬＹＵꎬＨＵꎬＪＩＮ－ＢＯꎬｅｔａｌ.Ｂａｍｂｏｏｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｆｆｅｃｔｓｏｎｂａｍｂｏｏｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].２０２２ꎬ３３１(Ｍａｙ９):１２７３２０.１－１２７３２０.８.[１３]㊀ＷａｎｇꎬＸ.ꎬＣｈｅｎｇꎬＤ.ꎬＨｕａｎｇꎬＸ.ｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａ￣ｔｕｒｅｓａｔｕｒａｔｅｄｓｔｅａｍｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌꎬｃｈｅｍｉｃａｌꎬａｎｄｍｅ￣ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｏｓｏｂａｍｂｏｏ.ＪＷｏｏｄＳｃｉ６６ꎬ５２(２０２０). [１４]㊀ＺｈａｎｇꎬＹａＭｅｉꎬＹｕꎬＹａｎｇＬｕｎꎬＹｕꎬＷｅｎＪｉ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓｐｕｂｅｓｃｅｎｂａｍｂｏｏ[Ｊ].ＥＵＲＯＰＥＡＮＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＯＯＤＡＮＤＷＯＯＤＰＲＯＤＵＣＴＳꎬ７１(１):６１－６７.[１５]㊀ＭｏｈａｍｅｄＡ.ＩｓｍａｉｌꎬＤｉｎｉｅＡｗａｌｌｕｄｄｉｎꎬＮｏｒＨａｓａｎａｈＡｂｄｕｌＳｈｕｋｏｒＬｉｍꎬＭｏｈｄＨａｎｉｍＯｓｍａｎꎬＭｏｈｄＷａｒｉｄＨｕｓｓｉｎꎬＭｏｈｄＡｚｒｅｅｎＭｏｈｄＡｒｉｆｆｉｎꎬＨａｎ－ＳｅｕｎｇＬｅｅ.Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｍｂｏｏｓｐｅｃｉｅｓ[Ｊ].ＭＡＴＥＣＷｅｂｏｆＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｓꎬ２０１７ꎬ１３８[１６]㊀Ｋｈａｎｄｋａｒ－ＳｉｄｄｉｋｕｒꎬＲ.ꎬＮａｚｍｕｌꎬａＤ.Ｍ.ꎬ＆ＩｓｌａｍꎬＭ.Ｎ.(２０１２).Ｓｏｍｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｍａｔ－ｗｏｏｄｖｅｎｅｅｒｐｌｙｗｏｏｄ.ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ１(２)ꎬ６１–６４.[１７]㊀ＭＩＳｈａｍｓꎬＲＲａｎａꎬＭＮＨＫｈａｎꎬＭＡｓｈａｄｕｚｚａｍａｎ.ＳｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＭｕｌｉＢａｍｂｏｏ(Ｍｅｌｏｃａｎｎａｂａｃｃｉｆｅｒａ)ｆｏｒＭａｋｉｎｇＢａｍｂｏｏＭａｔＰｌｙ￣ｗｏｏｄ[Ｊ].ＢａｎｇｌａｄｅｓｈＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１１ꎬ４６(４):５４３－５４８.[１８]㊀李岚ꎬ朱霖ꎬ朱平.中国竹资源及竹产业发展现状分析[Ｊ].南方农业ꎬ２０１７ꎬ１１(１):６－９.[１９]㊀郑世慧ꎬ刘广路ꎬ岳祥华ꎬ等.中国竹资源培育现状与增产潜力[Ｊ].世界竹藤通讯ꎬ２０２２ꎬ２０(５):７５－８０.３５。
竹材原态仿生重组材抗压性能研究本研究源自于国家自然科学基金“竹材原态仿生重组胶合性能及关联力学特性研究”(31470582)。
本文研究目标为:基于仿生学原理,通过对竹材原态仿生重组材的强度和刚度的性能表征,充分理解蜂窝结构在竹材原态仿生重组材中体现的结构特性与力学特性,揭示竹单元对整体力学性能的贡献。
从而找到竹材原态仿生重组材竹单元个体与材料整体的力学关系,加快竹材原态仿生重组材在仿生领域的应用步伐,并为应用于建筑领域提供理论基础和数据支撑。
本文研究内容为:采用竹材原态仿生重组材连续成型工艺,通过研究竹材原态仿生重组材的长细比和竹单元直径对竹材原态仿生重组材抗压性能、破坏特征的影响,开展大规格、仿生竹质工程构件的制造和性能评价研究。
并对竹材原态仿生重组材成型机进行了优化设计。
为原生态竹材在竹质工程材料领域的应用提供行之有效的方案。
主要研究工作与成果:(1)完成了竹材原态仿生重组材竹单元的制造工艺与竹材原态仿生重组材的成型工艺,并利用轴向抗压的方法对制备的2种规格(长度1100mm和1500mm)的竹单元进行了破坏模式的研究、抗压性能的表征。
结果表明:2种竹单元均是屈曲破坏;竹单元长度1100mm和1500mm的竹单元最大抗压强度平均值分别为34.4kN和31.5kN,而其最大纵向变形平均值分别为9.7mm和13.4mm;2组竹单元均表现出了明显的弹性阶段、弹塑性阶段和塑性下降阶段。
并提出了竹单元的允许应力的计算公式。
通过力学计算公式,可在工程设计上对竹单元进行筛选,为竹材原态仿生重组材的制造提供符合力学性能要求的竹单元。
(2)通过轴向抗压的方法,研究了不同长细比的竹材原态仿生重组材的破坏模式、抗压性能。
得到如下结论:竹材原态仿生重组材的破坏大多发生在外围竹筒,以外鼓、劈裂为主要形式,粘结各竹筒的胶层未见明显破坏;短柱(竹材原态仿生重组材长度为368mm、736mm)以竹材材料的破坏为主要特征,而长柱(竹材原态仿生重组材长度为1840mm)则多发生屈曲破坏;随着竹材原态仿生重组材长细比的增加,5组试件的承载力略有降低,总体可预测;从长细比4到6(即竹材原态仿生重组材长度736mm到1104mm)竹材原态仿生重组材的极限载荷下降明显;竹材原态仿生重组材的最大轴压变形随着长细比的变化的规律与二次函数趋势一致。
第34卷 第4期2010年7月南京林业大学学报(自然科学版)Journa l o fN anji n g Forestry Un i v ersity (Natural Sc ience Ed ition)V o.l 34,N o .4Ju.l ,2010htt p ://www.n l dxb .com收稿日期:2009-10-15 修回日期:2010-04-26 基金项目:国家高技术研究发展计划(2002AA245171)作者简介:张晓冬(1962)),副教授。
E-m a i :l z h angxiaodong @n jf u.co 。
引文格式:张晓冬,程秀才,班磊.竹木复合层合板抗疲劳性能的实验研究[J].南京林业大学学报:自然科学版,2010,34(4):42-44.竹木复合层合板抗疲劳性能的实验研究张晓冬1,程秀才2,班 磊1(1.南京林业大学竹材工程研究中心,江苏 南京 210037;2.南京市产品质量监督检验院,江苏 南京 210028)摘要:为了使竹木复合层合板能够更好地应用于公交车底板,对该产品进行了50万次动态弯曲、45万次动态扭转和3000km 可靠性路面疲劳试验测试,观测板材的力学损耗及受破坏情况,并且对经疲劳试验后的产品进行了弯曲力学性能测试。
结果表明:经过50万次弯曲试验后,板材的各项弯曲力学性能保留率均在90%以上;45万次扭转试验后各项弯曲力学性能保留率在85%以上;模拟装载进行3000k m 可靠性路面试验后各项弯曲力学性能保留率在80%以上。
关键词:竹木复合层合板;疲劳实验;弯曲强度;弯曲模量中图分类号:S781 文献标志码:A 文章编号:1000-2006(2010)04-0042-03Study on ant-i fatigue perfor m ance of ba mboo /w ood co m posited panelZ HANG X iao -dong 1,C HENG X i u -ca i 2,B AN Le i1(1.B a mboo Eng i nee ri ng R esearch C entre o fN an ji ng F orestry U n i versity ,N anji ng 210037,Chi na ;2.N an jing Institute o f Superv ision &T esti ng on P roduct Q uality ,N anji ng 210028,Ch i na)Abstrac t :In order to get t he be tter usag e o f ba m boo /wood composited pane l for bus fl oo r ,a ser i es o f performance tests for the co m po sited pane l inc l udi ng 500000ti m es dynam ic bending ,450000ti m es dyna m i c to rs i on ,and 3000km re lia -b l e runni ng w ere ca rried out f o r observ ing its mechan i ca l l o ss and da m age sta t us .T ests resu lts i ndicated that the bendi ng streng t h o f the composited pane l cou l d still re m a i n mo re t han 90%,85%and 80%,respecti ve l y afte r the aforesa i d dyna m ic bend i ng ,dyna m i c torsi on and reli able runn i ng .K ey word s :ba mboo /w ood composited pane;l fa ti gue test ;bendi ng strength ;bendi ng modu l us竹木复合材料作为一种新型的结构用材,已成为世界人造板工业发展的新趋向,其用途已由生产家具、室内装饰材料扩展到室外要求较高的建筑业模板、环境复杂的汽车底板、船舶运输的集装箱底板等。
竹篾胶合板静力荷载作用下抗压力学性能的试验研究马雪媛;吴文清;陈帅【摘要】针对竹篾胶合板进行静力荷载下的力学试验,测试并分析其抗压强度、抗压弹性模量及其受压本构关系.通过对试验数据进行分析处理来揭示竹篾胶合板在静压状态下的受力特征,试验表明:竹篾胶合板的抗压力学性能优于东北落叶松等木材,可作为结构材料使用,同时其抗压弹性模量较小,结构变形会较大,本构关系显示材料具有明显塑性变形特征,延性较好.【期刊名称】《现代交通技术》【年(卷),期】2013(010)001【总页数】4页(P27-30)【关键词】竹篾胶合板;抗压强度;弹性模量;本构关系【作者】马雪媛;吴文清;陈帅【作者单位】东南大学交通学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】U4441 竹篾胶合板的抗压强度试验我国的竹类资源十分丰富，其面积和产量均居世界的首位。
与木材相比，竹材具有刚度好、强度大等优良的力学性质，是一种良好的工程结构材料［1］。
竹材由于其生长期短，经处理后强度较高，是一种绿色环保的新型建筑材料。
截止目前以竹篾胶合板为代表的竹质结构板材产品日益增多，2007年世界首座可通行汽车的以胶合竹板为基本材料的现代竹结构桥梁在湖南耒阳市导子乡正式投入使用，充分显示了竹篾胶合板作为结构用材的优良特性［2］。
目前对竹篾胶合板抗压力学性能的研究较少，本文拟对竹篾胶合板的抗压性能进行测试分析。
本文主要针对竹篾胶合板进行静力荷载下的力学试验，测试并分析其抗压强度、抗压弹性模量及其抗压本构关系，通过对试验数据进行分析处理来揭示竹篾胶合板在静压状态下的受力特征。
文中所述竹篾胶合板的尺寸为2 400 mm×1 220mm×15 mm，板厚为15 mm;竹篾胶合板分为竹篾层压板和竹帘胶合板，其中竹篾层压板是由单向竹片层经胶结压缩而成，竹帘胶合板是由双向竹片层经胶结压缩而成。
文中将竹篾层压板简称为一类板，竹帘胶合板简称为二类板。
为方便描述，一类板简写为M1，二类板简写为M2。
竹篾胶合板抗压强度试验所用设备是10 t微机控制电子万能试验机，带有微机处理装置。
目前，国内外还未确定竹篾胶合板抗压强度试验的标准尺寸，所以试验尺寸参考建筑用竹材物理力学性能试验方法(JG/T199—2007)［5］确定。
因所购竹篾胶合板厚度均为15 mm，因而初步将试件的尺寸拟定为:(1)30 mm×15 mm×15 mm，30 mm为竹片顺纹方向长度;(2)30 mm×30 mm×15 mm。
试件取2类竹篾胶合板，M1和M2的每类试件各9个。
参考建筑用竹材物理力学性能试验方法(JG/T199—2007)［5］分别对 2类试件缓慢施加压力，加载速率为80 MPa/min，停止加载标准为:压缩载荷急剧下降时即破坏时停止加载。
整个加载过程由微机记录，经微机处理后，得到2类板件各轴(以竹胶板顺纹方向为z轴，横纹方向为y轴，厚度方向为x轴，下同，见图1)的抗压强度，实测数据见表1。
2类板件各轴的抗压强度按式(1)计算，计算结果见表2。
表1 2类板件各轴的最大抗压承载力 MPax 轴y 轴z 轴试件①②③ ①②③①②③30 mm×15 mm×15 mm 30 mm×30 mm×15 mm 13．4 30．2 14．211．010．014．812．811．911．813．6 M1 39．432．511．410．611．832．831．731．0 M2 30 mm×15 mm×15 mm 30 mm×30 mm×15 mm 14．7 33．0 35．8 30．8 12．0 24．5 14．7 23．1 23．4 18．0 23．4 11．8 24．7 9．1 22．7 8．0 24．7表2 2类板件各轴的抗压强度值x 轴y 轴z 轴试件最大承载力平均值/kN 强度/MPa 最大承载力平均值/kN 强度/MPa 最大承载力平均值/kN 强度/MPa 30mm ×15 mm ×15 mm 13．8 30．67 13．07 29．04 12．43 55．M1 26 30 mm ×30 mm ×15 mm 31．35 34．83 11．27 25．04 31．83 70．74 M2 30 mm ×15 mm ×15 mm 13．35 29．67 19．05 42．33 9．63 42．81 30 mm ×30 mm ×15 mm 29．43 32．70 21．5 47．78 24．03 53．41式中:f为抗压强度;Pmax最大抗压承载力;bt为受压面积。
由表2可以看出，M1与M2在厚度方向的强度相仿，在30 MPa左右;M1顺纹方向(z轴)的强度明显比横纹方向(y轴)高，表现为板平面内各向异性的材料特性;M2顺纹方向(z轴)的强度和横纹方向(y轴)相近，板平面内可认为材料特性为各向同性。
由于试件尺寸的变化，相应的强度值也有所不同。
由表2可知，试件尺寸的变化，对于厚度方向(x轴)的强度测试值基本没有影响，对胶合板横纹方向(y轴)的强度测试值影响较小，主要对胶合板顺纹方向(z轴)的强度测试值影响较大，而顺纹方向通常也是主要受力方向，文中也主要讨论该方向的受力特性。
由于竹篾胶合板是一种竹篾在胶结作用下的组合材料，须考虑竹篾自身宽度对其抗压强度的尺寸效应，因此试件尺寸不宜过小。
基于综合考虑，本文建议抗压强度采用30 mm×30mm×15 mm的试件尺寸较合理。
由表2尺寸采用30 mm×30 mm×15 mm的试件数据可知，竹篾层压板的顺纹抗压强度可达到70 MPa，横纹抗压强度也可达到25 MPa，厚度方向抗压强度为34 MPa;竹帘胶合板的顺纹抗压强度、横纹抗压强度及厚度方向的抗压强度分别为53 MPa、47 MPa、32 MPa。
已知东北落叶松的顺纹抗压强度约为51 MPa，所以竹篾层压板的顺纹抗压强度明显高于东北落叶松，竹帘胶合板的顺纹抗压强度与之基本接近［3］。
抗压强度测试表明，竹篾胶合板可以作为桥梁结构材料来使用。
上述试验成果与湖南大学研究成果基本相近［4］。
2 竹篾胶合板的抗压弹性模量试验竹篾胶合板抗压弹性模量试验采用10 t微机控制电子万能试验机对竹篾胶合板试件施加压力，同时配用DHDAS_5923动态信号采集分析仪采集所需应变值。
试件取2类竹篾胶合板，取M1和M2试件各3个。
试件尺寸参考建筑用竹材物理力学性能试验方法(JG/T199—2007)［5］，均取为:60 mm × 15 mm×15 mm。
取试件中段长度10 mm作为测量压缩应变的标距，在标距处贴应变片，下、上限应力分别取5 MPa和20 MPa，加荷速度取 13 MPa/min，试验机以均匀速度加荷至下限荷载，立即记录相应的应变值，然后加荷至上限荷载，再记录相应的应变值，随即卸荷，降至0．8倍下限荷载左右，再降至下限荷载值，如此反复6次，取后3次结果。
其中顺纹抗压弹性模量按式(2)计算，结果见表3。
表3 2类板试件顺纹抗压弹性模量结果试件编号应变差/10－4弹性模量/MPa弹性模量均值/MPa M1① 15．368 9 760② 15．476 9 692③ 15．260 9 829 9．76 ×103 M2① 22．618 5 6 630② 21．765 6 890③ 22．189 6 760 6．76 ×103式中:E为顺纹抗压弹性模量;Δσ为上、下限应力差值;Δε为对应于上、下限应力的应变差值。
因此，取 M1的顺纹抗压弹模为9．76×103 MPa，M2的顺纹抗压弹模为6．76×103MPa。
由数据可知，竹篾胶合板的抗压弹性模量约为混凝土材料的弹性模量值的1/2～1/3，同等受力状态下竹材结构的刚度更小、变形更大。
3 竹篾胶合板静压本构关系除因试验操作不当有1组试验结果未得到，试验共得到了35组应力-应变曲线，见图2。
图2 2类竹篾胶合板各轴方向的应力-应变试验曲线从图2可看出，虽然试验采用2种尺寸，但比较同种类型不同尺寸的结果可以看出其应力-应变曲线的变化趋势一致。
由于竹篾胶合板本身材质有一定的离散性，而且试验中不可避免地存在一定的误差，因而同一图中3组应力-应变曲线间有一定的差异。
从图5中可以看出，30 mm×15 mm×15 mm的试件相比30mm×30 mm×15 mm的试件离散性更大，表明试验尺寸对于受压试验有一定的影响，须考虑竹篾自身宽度对其抗压性能的尺寸效应，因此文中简化曲线主要参考30 mm×30 mm×15 mm试件的结果。
同时由图可知，曲线上升段基本吻合，但下降段差距较大，有的曲线还有折点，因此本文主要针对上升段进行统一分析。
采用文献所述方法运用Origin软件对2类竹篾胶合板3轴静态应力-应变关系进行处理，另外参照试验所得的抗压强度和抗压弹性模量将上述结果简化为如图3、图4所示的曲线。
图3、图4为2类板3轴受压应力-应变简化曲线，其中在第1段线性段(0～εl1)范围内，2类板均处于线弹性阶段;在第2段线性段(εl1～εl2)范围内，2类板均处于弹塑性阶段;在＞εl2的应变范围内，对于x轴方向受压，因其尺寸过小，2类板均被压坏，因而未得到下降段，y轴和z轴方向2类板在小幅屈服后均处于破坏阶段。
试验表明:竹篾胶合板组成材料为典型的弹塑性材料，后期有一定的塑性变形。
图3 M1 3轴受压应力-应变简化曲线图4 M2 3轴受压应力-应变简化曲线其本构关系可以表示为:式中:应力、应变分别指名义应力和工程应变;El1为2类板处于线弹性阶段时的弹性模量;El2为2类板处于弹塑性阶段时的弹性模量。
2类板3轴应力-应变简化模型的参数分别如表4所示，其中σl为线弹性阶段结束时的应力。
表4 2类板3轴应力-应变的简化模型参数参数类型εl1σl/抗压强度/μεεl2/μεMPa El1/MPa El2/MPa MPa x 轴 1 500 60 000 3．609 2 406 194．7 32．8 M1y 轴 1 500 60 000 5．367 3 578 369．8 27．0 z 轴 1 500 53 000 14．64 9 760 939．0 63．0 M2 x 轴 2 000 90 000 4．57 2 285 302．6 31．2 y 轴 2 000 35 000 12．79 6 395 979．1 45．1 z 轴 2 000 38 000 13．52 6 760 960．6 48．1从图3中可明显看出竹篾层压板横纹方向和厚度方向的特性明显低于顺纹方向的特性，因此，竹篾层压板可应用于制作顺纹方向承载的承压构件。
