木榫旋转焊接节点剪切试验研究与理论分析

为研究无胶层合木梁中旋转焊接木榫的抗剪性能,选用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)层板,制备20个单榫焊接节点试件开展双剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线.试件的破坏模式为木榫受剪出现类双铰破坏,同时开孔附近基材受木榫挤压破坏.试件的平均峰值位移为4.460 mm,平均峰值荷载为6.127 kN.分别采用中国GB 50005-2017《木结构设计标准》、美国NDSWC-2018木结构设计规范、欧洲Eurocode 5-1995木结构设计规范中金属销类连接件抗剪承载力公式进行计算.结果表明,因木榫与金属销的弹塑性行为差别较大,且木榫旋转焊接节点绳索效应不明显,上述规范计算误差均大于30％.基于破坏模式分析,本研究提出适用于旋转焊接木榫的抗剪承载力计算公式,计算误差为13.76％.进一步采用ABAQUS开展有限元分析,利用Cohesive Behavior模拟旋转焊接界面层.有限元结果与试验结果吻合较好,能够较为准确地预测剪切试验中旋转焊接木榫的类双铰破坏模式,承载力预测误差为13.17％.上述试验研究与理论分析为木榫旋转焊接技术在无胶层合木梁中的应用提供设计参考和理论依据.