自攻螺钉连接和加固的拼接梁的抗弯性能文献综述

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自攻螺钉连接和加固的拼接梁的抗弯性能

摘要: 由于保留原始材料的原则，弯曲元件的拼接方法对于古代木结构的修复是重要的。本研究调查了用自攻螺钉连接和加固的拼接梁的抗弯性能。基于四点弯曲试验配置的实验程序进行了检查拼接梁的强度，刚度和延性。试验结果表明，拼接梁的平均极限抗弯能力达到了尺寸的59.5％，载荷持续时间调整了梁的规定弯曲能力。它们的刚度达到加拿大木材设计手册中指定设计值的64.3％。拼接梁出现了自攻螺钉的端部拉拔故障。这种失效模式导致韧性行为不同于胶合木梁中木纤维的典型拉伸失效模式。在实验结果的基础上，提出了一种解决特定端部穿透式失效模式的分析模型来预测拼接梁的抗弯承载力。分析模型由端头穿透阻力测试结果的数据校准，并通过全尺寸测试验证。分析和测试结果的比较表明，该模型可以充分预测拼接梁的弯矩承载力和相应的特定失效模式。

关键词：拼接梁，承载力，刚性，延展性，分析模型，全螺纹自攻螺钉

一，介绍

弯曲元件的修复和修复对于古老的木结构是至关重要的，因为在恶化的梁或者椽条中经常发生生物或其他损坏。在木材构件遇到砖石支撑并且存在不充分通风的构件中，这种类型的劣化尤其常见。考虑到在恢复过程中保持历史和美学价值，可以移除劣化部分并使用拼接接头将新部分替换为将两个部分连接在一起。通常，这种木材与木材的拼接连接涉及使用钢带，环氧树脂，搭接的围巾接头，斜接胶合搭接接头，销钉型紧固件，螺栓或木板。还提出了两种改进的方法，使用开槽钢板和使用胶合杆，具有良好的美学外观和高机械性能。最近，人们越来越关注用自攻螺钉（STS）连接木梁的可能性。 STS连接的好处在于减少小间距和边缘距离分裂的可能性，并提高操作效率。此外，这种连接还具有美观的外观和坚固的机械性能。此外，STS在加固木材接头和提高梁弯曲能力方面是有效的。它们还可用于在CLT剪力墙和隔膜的连接中传递平面内剪切力。在拼接接头中使用全螺纹STS来改造木梁是传统拼接技术的有效替代方案。

许多STS研究都集中在使用STS来加强时间组件和关节。 STS可用于增加垂直于纹理的连接能力并加强梁支撑，特别是对于槽口梁。托马西等人提出了STS加固梁支撑承载力的计算模型。 Trautz等人发现，在桁架布置中，钢板和螺钉组合加固的梁的抗弯刚度和极限载荷显着增加。 STS也可以单独用作主动连接。 Dietsch等指出当用作剪切连接器时，可以通过将它们以45的角度放置来避免弯曲。 Yeh等使用自攻螺钉交叉布置主次梁连接比使用平行布置的承载力更大。 Hossain等人研究了与STS相连的CLT板的剪切性能，发现STS交叉布置的剪力墙可以实现高延展性。尽管已经对STS进行了许多研究，但很少有关于与全螺纹STS相连的拼接接头对改进梁的强度，刚度和延性以修复历史结构的影响的研究。使用这种接头改造木梁也缺乏设计方法。

本文描述了对应于特定失效模式的全螺纹STS加固半梁高度搭接接头的拼接木梁的实验研究和分析建模。 根据极限强度，载荷挠度，延性和失效模式，给出了测试失效的拼接梁的实验结果。 提出了一种分析模型来预测用STS连接和加固的拼接梁的抗弯能力。