膠合木雙向板的應(yīng)用前景與展望

李赫

引言

雙向板作為平面關(guān)鍵受力構(gòu)件在工業(yè)和民用建筑﹑橋梁中應(yīng)用十分廣泛，尤其隨著大跨度﹑大空間建筑的發(fā)展，雙向板的應(yīng)用跨度越來(lái)越大，而現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的課題研究都集中于鋼筋混凝土雙向板，而且國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于鋼筋混凝土雙向板的剛度和撓度計(jì)算的規(guī)定也較為模糊，引起了很多爭(zhēng)議?，F(xiàn)代膠合木結(jié)構(gòu)因其強(qiáng)度高﹑自重輕﹑對(duì)環(huán)境污染小在西方國(guó)家受到廣泛應(yīng)用，我國(guó)近年來(lái)也大量修建了很多現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)工程，但是總體來(lái)說(shuō)我國(guó)對(duì)于現(xiàn)代膠合木結(jié)構(gòu)的研究還處于起步階段，對(duì)于膠合木雙向板的研究也十分稀少。

本文以東北落葉松為原材料制造的膠合木雙向板以及在張家界的膠合木結(jié)構(gòu)橋梁工程實(shí)例為對(duì)象，對(duì)膠合木雙向板在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用前景作出展望。

1.雙向板的定義

根據(jù)GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于雙向板的定義：長(zhǎng)邊與短邊的長(zhǎng)度之比不大于2.0的四邊支承板應(yīng)按雙向板計(jì)算。在沈蒲生，梁興文主編的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教材》中關(guān)于雙向板的定義是：長(zhǎng)邊與短邊的長(zhǎng)度之比小于3時(shí)，荷載由長(zhǎng)短向板帶共同承受的四邊支承板為雙向板。由此我們對(duì)膠合木板可以通過(guò)類比歸納總結(jié)為：通過(guò)對(duì)原生木材進(jìn)行加工制造之后形成的膠合木板，長(zhǎng)邊與短邊的長(zhǎng)度之比小于3時(shí)，荷載由木板長(zhǎng)短向板帶共同承受的膠合木板為膠合木雙向板。

2.膠合木雙向板的加工制造工序

（1）鋸材干燥

為了制造出滿足工程實(shí)際需要的膠合木雙向板，必須選合適長(zhǎng)度的鋸材來(lái)制造膠合木雙向板。鋸材的含水率對(duì)膠合木雙向板的力學(xué)性能影響較大，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)木材含水率在7%-13%時(shí)，膠合木雙向板結(jié)構(gòu)能保持結(jié)構(gòu)尺寸不收縮，同時(shí)保持了良好的力學(xué)性能。干燥木材的方法一般分為自然干燥法和人工干燥法。

（2）材料分等

由于原生木材是各向異性材料，存在著不同種類的天然缺陷，強(qiáng)度參差不齊，對(duì)膠合木雙向板的力學(xué)性能和彈性模量產(chǎn)生不利影響，因此必須對(duì)鋸材進(jìn)行分等。在實(shí)際工程中應(yīng)用較多的是層板應(yīng)力分等中的目測(cè)分等法，目測(cè)分等法是通過(guò)觀察鋸材表面的缺陷并判斷缺陷對(duì)木材力學(xué)性能和彈性模量的影響的方法。通過(guò)對(duì)鋸材的分等選出優(yōu)質(zhì)鋸材，保證膠合木雙向板力學(xué)性能的整體性與均勻性。

（3）刨削加工

選出優(yōu)質(zhì)鋸材之后，用刨光機(jī)對(duì)優(yōu)質(zhì)鋸材進(jìn)行刨光。

（4）膠合養(yǎng)護(hù)

膠合木雙向板的膠黏劑對(duì)耐水性和耐熱性要求較高，工程實(shí)例中應(yīng)用較多的是間苯二分甲醛樹脂膠黏劑，此種膠黏劑的耐水性和耐熱性較好，同時(shí)膠縫強(qiáng)度大于木材順紋抗剪強(qiáng)度和橫紋抗拉強(qiáng)度。膠合完畢后應(yīng)對(duì)木材進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，對(duì)膠合木雙向板進(jìn)行防濕防潮，特殊環(huán)境下的工程還應(yīng)對(duì)膠合木雙向板進(jìn)行防腐處理。

（5）切割刨光

以上所有工作完成后，應(yīng)對(duì)板材進(jìn)行切割和最終的刨光工序，由于雙向板是雙向受力的受力特點(diǎn)，在對(duì)板材進(jìn)行切割時(shí)，不能僅考慮切割長(zhǎng)邊方向，應(yīng)在對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)圖紙仔細(xì)審查和參考后，對(duì)長(zhǎng)短向板帶同時(shí)進(jìn)行切割加工，以保證膠合木雙向板尺寸的精確性，確保其在實(shí)際工程運(yùn)用中的誤差。

3.工程實(shí)例

本工程實(shí)例來(lái)自于其湖南省張家界至花垣高速公路張家界服務(wù)區(qū)（K3+500處），其結(jié)構(gòu)形式為上承式三鉸拱橋，橋面板采用由美國(guó)花旗松為原料制造的膠合木雙向板，輔材為國(guó)內(nèi)速生樹種，橋面凈寬3.0m，總長(zhǎng)39.5m，計(jì)算跨徑38.07m，計(jì)算矢高9.0m，設(shè)計(jì)人群荷載5.0KN/㎡，設(shè)計(jì)使用年限50年。是我國(guó)第一座高速公路跨線現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)橋梁，同時(shí)也是膠合木雙向板在高速跨線橋梁結(jié)構(gòu)中運(yùn)用的首例，證明和展示了膠合木雙向板的優(yōu)越承載力﹑可靠性。

4.膠合木雙向板應(yīng)用前景的展望

通過(guò)以上對(duì)膠合木雙向板加工制造工序的介紹以及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用可以看出，膠合木雙向板由于其承載能力高﹑整體性好﹑同時(shí)對(duì)環(huán)境影響低已經(jīng)成為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵的受力構(gòu)件之一，而且膠合木雙向板的制造工序性強(qiáng)，可大批量生產(chǎn)，施工速度快，節(jié)省工期，對(duì)于推動(dòng)未來(lái)我國(guó)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)工程建設(shè)和發(fā)展有著極其深遠(yuǎn)的意義，也為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)在我國(guó)的推廣和應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代膠合木結(jié)構(gòu)近年來(lái)作為一種新的結(jié)構(gòu)形式在國(guó)內(nèi)外得到很多工程師的青睞并廣泛應(yīng)用，膠合木雙向板無(wú)論在建筑還是橋梁中都是作為主要受力構(gòu)件使用，但我國(guó)對(duì)于膠合木雙向板的理論研究和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)仍停留在起步階段，國(guó)內(nèi)關(guān)于木結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程對(duì)膠合木雙向板的設(shè)計(jì)計(jì)算也沒(méi)有做出明確清晰的規(guī)定，因此對(duì)于膠合木雙向板的理論和工程實(shí)際應(yīng)用的深化研究是十分必要的，也有利于我國(guó)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)體系的完善和發(fā)展。

本文立足于實(shí)際工程，對(duì)膠合木雙向板的加工制造以及運(yùn)用于現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中的過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與分析，并對(duì)未來(lái)膠合木雙向板的推廣應(yīng)用進(jìn)行了展望，為膠合木雙向板理論計(jì)算以及實(shí)際工程應(yīng)用的深化研究打下一定基礎(chǔ)。

（作者單位：中南林業(yè)科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：李 赫，中南林業(yè)科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院橋梁與隧道工程，碩士研究生。