專利名稱：結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能檢測方法，屬于結(jié)構(gòu)用木材技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著輕型木結(jié)構(gòu)在我國的推廣，結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的應(yīng)用量持續(xù)增長。與天然木材相同，規(guī)格材所包含的木節(jié)、斜紋等缺陷，會嚴(yán)重影響其物理力學(xué)性能，降低其力學(xué)性能設(shè)計指標(biāo)值。如何考慮木節(jié)、斜紋等缺陷的影響，快速、準(zhǔn)確地檢測結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的力學(xué)性能成為關(guān)鍵問題之一。上世紀(jì)70年代,加拿大Madsen等學(xué)者提出木材定級中采用足尺試驗(full-scale test)作為木材設(shè)計強(qiáng)度取值的原始依據(jù)，即試件材料直接來自結(jié)構(gòu)材料，截面尺寸與實際構(gòu)件一致。特別是對于規(guī)格材，直接用規(guī)格材作試件，截面尺寸不作改動，以獲得規(guī)格材的各種強(qiáng)度，并定名為“結(jié)構(gòu)木材定級試驗”，以期試驗結(jié)果盡可能地反映木材制品的最終使用條件。結(jié)構(gòu)木材的足尺試驗方法很快被世界許多發(fā)達(dá)國家所接受，成為當(dāng)前檢測結(jié)構(gòu)木材強(qiáng)度方法的主流。但采用足尺試驗作為檢測和判定木材設(shè)計強(qiáng)度值的原始依據(jù)時，其需要消耗大量的物力、財カ和人力，且足尺試驗方法并不是萬能的。另外，我國目前結(jié)構(gòu)用木質(zhì)產(chǎn)品較短缺，特別是規(guī)格材，毎年需要依靠大量的進(jìn)ロ來滿足市場需求，尚不具備完全依靠足尺試驗來獲得木材設(shè)計強(qiáng)度取值的條件?；跓o疵清材小試件測試方法的簡潔性和實用性，現(xiàn)我國《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50005規(guī)定原木和方木(含板材)均是采用無疵清材小試件的試驗結(jié)果作為確定其設(shè)計強(qiáng)度取值的原始依據(jù)，但無疵清材小試件試驗方法不能很好地反映結(jié)構(gòu)木材特點。對于規(guī)格材，我國GB 50005規(guī)范中針對國外部分進(jìn)ロ的不同等級的規(guī)格材進(jìn)行了強(qiáng)度指標(biāo)的換算， 但如何對其力學(xué)性能進(jìn)行檢測和檢驗，我國尚未出現(xiàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能檢測方法，以無疵清材小試件的抗彎力學(xué)性能測試結(jié)果和被檢測結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材試件所包含的木節(jié)缺陷信息，檢測結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材抗彎力學(xué)性能。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能檢測方法，包括以下各步驟(I)從試驗規(guī)格材的兩端截取無疵清材小試件，小試件的尺寸為 20mmX 20mmX 300mm，測定無疵清材小試件的抗彎彈性模量Etl和抗彎強(qiáng)度&，重復(fù)該步驟， 并對得到的多個無疵清材小試件的抗彎彈性模量Etl和抗彎強(qiáng)度ち進(jìn)行平均，得到無疵清材小試件的平均抗彎彈性模量ら、平均抗彎強(qiáng)度ム；(2)設(shè)試驗規(guī)格材的橫截面為矩形，矩形橫截面的寬為b，高為h，記橫截面的慣性矩為I，I = bh3/12，截面抵抗矩為ff,ff = bh2/6 ；(3)對試驗規(guī)格材進(jìn)行測試時，將最大降等缺陷木節(jié)置于兩個測試加載點C1和C2之間，兩個測試加載點之間的距離為I1, I1 = 6h，每ー側(cè)支撐點與加載點之間的距離為12， I2 = 6h，每ー側(cè)支撐點與試驗規(guī)格材的端部之間的距離為13，I3大于h/2，兩個支撐點ai、a2 之間的距離，即測試跨距為L，L = 18h ；(4)測定兩個支撐點ai、a2之間的每一個木節(jié)的整個截面相對于中性軸的慣性矩 Iig、木節(jié)位于受拉側(cè)的截面相對于中性軸的慣性矩Iit，并設(shè)每個木節(jié)在檢測過程的任意時刻承受的彎矩為Mi,其中i = 1，2，……，k，k為兩個支撐點ai、a2之間的所有木節(jié)數(shù)；(5)在兩個測試加載點C1和C2處同時施加載荷F/2，測得測試跨距中心點0處的豎向位移為A，并得到試驗規(guī)格材的抗彎彈性模量為EpE1 = F12(3L2-4122)/(48I A)，其中 I2為每ー側(cè)的支撐點和加載點之間的距離，L為測試跨距；(6)繼續(xù)在兩個測試加載點C1和C2處同時施加相等載荷，直至試驗規(guī)格材破壞， 記此時的載荷為破壞載荷Fmax，得到試驗規(guī)格材的抗彎強(qiáng)度f\，f: = l2Fmax/2ff ；(7)設(shè)中心點0處在測試過程的任意時刻承受的彎矩為Mtl, Mtl = l2F/2，其中I2為每ー側(cè)的支撐點和加載點之間的距離；(8)采用上述試驗規(guī)格材的抗彎彈性模量E1與無疵清材小試件的平均抗彎彈性模量盡的比值進(jìn)行回歸分析，得到擬合參數(shù)值A(chǔ)1. B1，用擬合參數(shù)值A(chǔ)pB1對無疵清材小試件的
平均抗彎彈性模量￡和規(guī)格材所包含的木節(jié)缺陷信息
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能檢測方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)從試驗規(guī)格材的兩端截取無疵清材小試件，小試件的尺寸為20mmX20mmX300mm， 測定無疵清材小試件的抗彎彈性模量Etl和抗彎強(qiáng)度&，重復(fù)該步驟，并對得到的多個無疵清材小試件的抗彎彈性模量Etl和抗彎強(qiáng)度&進(jìn)行平均，得到無疵清材小試件的平均抗彎彈性模量、平均抗彎強(qiáng)度/Q ;(2)設(shè)試驗規(guī)格材的橫截面為矩形，矩形橫截面的寬為b，高為h，記橫截面的慣性矩為 I，I = bh3/12，截面抵抗矩為 ff,ff = bh2/6 ；(3)對試驗規(guī)格材進(jìn)行測試時，將最大降等缺陷木節(jié)置于兩個測試加載點cdPc2之間， 兩個測試加載點之間的距離為I1, I1 = 6h，每一側(cè)支撐點與加載點之間的距離為12，I2 = 6h，每一側(cè)支撐點與試驗規(guī)格材的端部之間的距離為13，I3大于h/2，兩個支撐點ai、a2之間的距離，即測試跨距為L，L = 18h ；(4)測定兩個支撐點％、a2之間的每一個木節(jié)的整個截面相對于中性軸的慣性矩Iig、 木節(jié)位于受拉側(cè)的截面相對于中性軸的慣性矩Iit，并設(shè)每個木節(jié)在檢測過程的任意時刻承受的彎矩為Mi，其中i = 1，·2，……，k，k為兩個支撐點ai、a2之間的所有木節(jié)數(shù)；(5)在兩個測試加載點C1和C2處同時施加載荷F/2，測得測試跨距中心點O處的豎向位移為△，并得到試驗規(guī)格材的抗彎彈性模量為EnE1 = F12(3L2-4122)/(48IA)，其中I2為每一側(cè)的支撐點和加載點之間的距離，L為測試跨距；(6)繼續(xù)在兩個測試加載點C1和C2處同時施加相等載荷，直至試驗規(guī)格材破壞，記此時的載荷為破壞載荷Fmax，得到試驗規(guī)格材的抗彎強(qiáng)度f1; = l2Fmax/2ff ；(7)設(shè)中心點O處在測試過程的任意時刻承受的彎矩為=l2F/2，其中I2為每一側(cè)的支撐點和加載點之間的距離；(8)采用上述試驗規(guī)格材的抗彎彈性模量E1與無疵清材小試件的平均抗彎彈性模量耳的比值進(jìn)行回歸分析，得到擬合參數(shù)值A(chǔ)pB1，用擬合參數(shù)值A(chǔ)pB1對無疵清材小試件的平均抗彎彈性模量F和規(guī)格材所包含的木節(jié)缺陷信息 [(4進(jìn)行修正，得到規(guī)格材i=l的抗彎彈性模量為￡ = (4[[(4//) #( )] +尋)戽，其中，Iig為規(guī)格材抗彎測試中兩個支i=l撐點ai、a2之間的每一個木節(jié)的整個截面相對于中性軸的慣性矩，I為規(guī)格材橫截面的慣性矩；(9)采用上述試驗規(guī)格材的抗彎強(qiáng)度與無疵清材小試件的平均抗彎強(qiáng)度Z的比值進(jìn)行回歸分析，得到擬合參數(shù)值A(chǔ)2、B2，用擬合參數(shù)值A(chǔ)2、B2對無疵清材小試件的平均抗彎強(qiáng)度Z和試驗規(guī)格材所包含的木節(jié)缺陷信息Iit進(jìn)行修正，得到規(guī)格材的抗彎強(qiáng)度為 / = (A2IJI+ B2) f0，其中，Iit為規(guī)格材抗彎測試中兩個支撐點&1、a2之間的最大降等缺陷處木節(jié)位于受拉側(cè)的截面相對于中性軸的慣性矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能檢測方法，屬于結(jié)構(gòu)用木材技術(shù)領(lǐng)域。該方法基于無疵清材小試件的抗彎力學(xué)性能測試結(jié)果和被檢測結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材所包含的木節(jié)缺陷信息，來檢測結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎彈性模量和抗彎強(qiáng)度，其中，所述結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的主要缺陷為木節(jié)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能檢測方法，可用于快速、準(zhǔn)確地檢測結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材的抗彎力學(xué)性能，進(jìn)一步加強(qiáng)進(jìn)口規(guī)格材和我國自主生產(chǎn)的規(guī)格材的質(zhì)量控制，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)用木材規(guī)格材在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全應(yīng)用。
文檔編號G01N3/20GK102589987SQ20121005969
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者任海青, 周海賓, 婁萬里, 徐偉濤, 李霞鎮(zhèn), 邢新婷, 鐘永 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所