交错层积竹（CLB）是由正交胶合木（CLT）材料变迁而至、相邻两层竹搁板垂直交错层积产生的板件，其克服了原竹和工程竹各向异性的性能缺陷，具有良好的单向受力性能，应用前景辽阔。目前关于CLB预制构件的研究主要集中于CLB预制构件的热学性能和保温性能，而对于其抗弯承载力的设计规范与估算方式研究较少。为此，黄明、刘文龙、刘烨等专家学者进行了2组CLB板四点弯曲试验，并采用正交胶合木预制构件的抗弯承载力估算方式估算了CLB受弯预制构件的最大破坏拉挠度，与试验所得结果进行对比，以期得出估算CLB板抗弯承载力的适合方式。

弯曲试验

01

试验过程

试验选用2组（P20和P12）试件进行受弯性能试验，每组试件均加工5个，共10个试件。其中，P20试件尺寸为长1800mm、宽600mm、厚100mm，由5层竹搁板胶合而成，每层竹搁板长度为20mm；P12试件尺寸为长1800mm、宽600mm、厚60mm抗弯强度计算公式，亦由5层竹搁板胶合而成，每层竹搁板长度为12mm。竹材的顺纹伸长率弹性挠度为17949MPa，抗弯弹性挠度为15094MPa。试验加载直到试件破坏，检测试件的位移和应变。

02

试验结果

各试验板跨中的载荷—位移曲线如图1所示。2组试件各选定一个代表性试件勾画了载荷—应变曲线，如图2所示抗弯强度计算公式，其中S-1、S-2、S-3、S-4、S-5、S-6均为应变片，其中S-1、S-2、S-3坐落CLB板底部，S-4、S-5、S-6坐落CLB板顶部，如图3所示。

图1各试验板的载荷—跨中位移曲线

图2试验板的载荷—应变曲线

图3应变片布置图

可以看出，2组CLB板具有一致的破坏模式，最先破坏的点发生在CLB板的顶部，在加载点下方的顺纹竹纤维破裂，并迅速扭断下层横纹竹搁板，开裂顺着倒数第2层与第3层的界面发展至第3层中间，第2层的横纹竹搁板同时破裂，最后底部破裂，试件破坏。2组CLB板各选定一个代表性试件展示破坏情况，如图4所示，故最大破坏拉挠度出现在顶部纯弯段处，各CLB板的最大破坏拉挠度由顶部竹纤维的极限拉应变求出，如表1所示。

图4CLB板破坏形态

表1CLB板各试件最大破坏拉挠度

基于理论的CLB抗弯预制构件承载力估算方式

因为仍未产生有关CLB预制构件抗弯承载力估算的设计规范与技巧，故参考《木结构设计规范》（-2017）中的规定，通过公式（1）估算CLB预制构件的抗弯承载力：

公式（1）中：fm—抗弯硬度设计值，N/mm2；M—弯矩设计值，N∙mm2；Wn—净截面抵抗矩，；El—顺纹弹性泊松比，N/mm2；EIeff—有效抗弯挠度，N∙mm2；L—跨度，mm；h—截面高度，。

CLB抗弯硬度设计值应减去组合系数（，小于1.2时取1.2）：

公式（2）中：n—最内侧搁板数目。

本文中的CLB板，跨径L均小于10h，按照公式（1）可得最大破坏拉挠度（σmax）为：

公式（3）中：htot为竹板预制构件的截面高度，mm。

依据公式（3）可知，CLB预制构件抗弯承载力估算的关键在于估算有效抗弯挠度。本文分别选用《木结构设计规范》、机械联接梁理论和复合理论（详见文末原文），参考正交胶合木受弯预制构件的有效抗弯挠度估算方式以估算交错层积竹受弯预制构件的有效抗弯挠度，并将按照有效抗弯挠度估算的最大破坏拉挠度估算结果与试验结果进行对比。

基于理论的CLB抗弯预制构件承载力估算结果

基于上述3种理论，估算CLB板的有效抗弯挠度EIeff，按照公式（3）估算出CLB板的最大破坏拉挠度（σmax），对比估算值与试验所得值，剖析CLB板的估算方式是否适用。部份结果如下（详见文末原文）：

图5联接效率系数γ估算简图

表6CLB板P20有效抗弯挠度和最大破坏拉挠度基于机械联接梁理论的的估算参数

表7基于机械联接梁理论的最大拉挠度估算结果与试验结果比较

表8CLB板P20有效抗弯挠度和最大破坏拉挠度基于复合理论的估算参数

表9基于复合理论的最大拉挠度估算结果与试验结果比较

基于3种理论的最大拉挠度估算结果对比

对比上述3种理论估算得出的CLB板的最大破坏拉挠度结果（表10）可以看出，基于3种理论的估算结果与实际试验结果的偏差均大于10%。其中基于《木结构设计规范》中规定的方式和基于复合理论的估算结果与实际试验结果的偏差均大于5%。基于机械联接梁理论的偏差小于另2个理论，缘由是机械联接梁理论仅考虑CLB板中顺纹搁板的挠度，忽视了横纹搁板的挠度，造成偏差较大；而基于《木结构设计规范》的估算方式，将横纹搁板作为非刚性联接和横纹搁板本身的挠度进行抵消，估算得出的有效抗弯挠度EIeff愈加接近真实值；基于复合理论的估算方式，借助复合影响因子K，同时考虑横纹搁板的联接特点和横纹搁板本身的挠度，估算结果较为确切。

表10基于3种理论的最大拉挠度估算结果与试验结果比较

推论

基于《木结构设计规范》、机械联接梁理论和复合理论，参考正交胶合木受弯预制构件的抗弯承载力估算方式，估算了交错层积竹受弯预制构件的最大破坏拉挠度，并进行了2组CLB板受弯性能试验，通过剖析试验结果并与理论估算结果比较，得出以下推论：

1）2种尺寸的CLB板具有基本一致的破坏模式。CLB板顶部在加载点附近的纤维因为达到极限拉应变而首先破裂，并扭断顶部第2层横纹竹搁板，开裂顺着倒数第2层与第3层的截面发展至第3层中间，第2层的横纹竹搁板同时破裂，最后底部破裂，试件破坏。

2）基于机械联接梁理论的估算方式因为忽视横纹搁板本身的挠度，估算出的CLB板的最大破坏拉挠度与试验所得结果的偏差稍小于另2个理论；基于《木结构设计规范》和复合理论估算出的CLB板最大破坏拉挠度与实际试验结果的偏差均大于5%，可以用作CLB板抗弯承载力的估算方式。