层板胶合木拱蠕变屈曲研究：荷载与临界时间关系

"这篇论文探讨了层板胶合木拱在蠕变作用下的稳定承载力问题，通过建立蠕变本构模型，利用ABAQUS有限元软件进行蠕变屈曲分析，揭示了荷载水平与蠕变屈曲临界时间的关系，并提出了判断蠕变屈曲的条件。" 蠕变对层板胶合木拱稳定承载力的影响是一个关键的研究领域。层板胶合木，由小截面木材胶合而成，因其大截面、少缺陷的特点，被广泛应用在大跨度建筑中。然而，蠕变——木材的一种长期变形现象，对结构性能产生了显著影响，特别是在大跨度的木结构如拱桥中，蠕变可能导致结构稳定性的降低。 为了深入理解这一问题，研究者建立了层板胶合木的蠕变本构模型，这是一个描述材料在应力作用下随时间变形的数学模型。通过这个模型，他们推导出应力-应变关系的迭代计算公式，以便更准确地预测蠕变过程。此外，他们还结合了ABAQUS这一强大的有限元分析软件，编写了用户材料子程序UMAT，以模拟胶合木的蠕变行为。 在分析过程中，研究者提出了判断层板胶合木拱是否发生蠕变屈曲的双重条件，这可能涉及到拱的几何非线性和材料性质的改变。通过对不同跨度、矢跨比和截面规格的拱进行有限元模拟，他们发现荷载水平与蠕变屈曲临界时间存在指数衰减的关系。例如，当荷载水平达到40%时，蠕变屈曲临界时间约为15N，而当荷载水平降低至35%，临界时间增加到接近60N。 进一步的分析表明，在35%的荷载水平下，蠕变屈曲承载力-临界时间曲线出现水平渐进线，意味着在该荷载以下，拱不会发生蠕变屈曲。这表明，层板胶合木拱的蠕变屈曲临界时间仅与荷载水平相关，而与跨度、矢跨比和截面规格无关。因此，对于长期稳定荷载的设计，可以参考瞬时稳定荷载的35%。 这项研究的成果对于理解和设计层板胶合木拱具有重要意义，它提供了评估拱结构长期稳定承载能力的方法，有助于确保大跨度木结构的安全和耐久性。未来的研究可能进一步探讨蠕变与其他因素如环境条件、木材种类和处理方式的相互作用，以优化材料性能和结构设计。