毛竹圆竹基础力学性能

摘 要：【目的】为促进毛竹圆竹在房屋建筑、岩土地基、道路桥梁等方面的应用，需要提供毛竹圆竹部件在工程中有可靠的使用依据，而系统阐述毛竹圆竹基础力学性能是推广毛竹圆竹结构材料的重要研究工作。【方法】以毛竹圆竹为原材料，依据LY/T 2564—2015测定毛竹圆竹的顺纹抗剪强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、环刚度以及抗弯强度并分析对应的荷载-位移曲线，选取抗弯强度试件进行三维非接触式-高精度全场应变实时监测。【结果】毛竹圆竹顺纹抗剪强度为27.36 MPa，顺纹抗压强度为56.67 MPa，顺纹抗拉强度为141.46 MPa，环刚度为104.74 N/mm2，抗弯强度为133.31 MPa；毛竹圆竹的顺纹抗剪承载力、顺纹抗压承载力和环刚度均与直径呈正相关，直径在70～90 mm范围内，上述承载力均随毛竹圆竹直径增大而增大；毛竹圆竹的顺纹抗剪强度、顺纹抗压强度、环刚度和抗弯强度在试验加载过程中试件均出现较明显的开裂或变形后持续加载才丧失承载力；通过DIC记录毛竹圆竹达到破坏荷载时的位移从下部到上部逐渐减少，从2.564 mm减少到2.269 mm；毛竹圆竹抗弯强度的应变场数量级峰值下部为-163.904×105微应变，上部为152.417×105微应变，结构破坏呈现上部压应力和下部拉应力同时且近似相同的增长。【结论】试验表明，中空的毛竹圆竹具有较高的承载力，并且随着毛竹圆竹的直径增大承载力有所增大，从荷载-位移曲线可以看出毛竹圆竹具有一定的塑性变形能力，在实际应用中具有很好的破坏表现。

关键词：圆竹；荷载-位移曲线；应力-应变；DIC

中图分类号：S795 文献标志码：A 文章编号：1673-923X（2024）08-0169-11

基金项目：湖南省水利科技项目（XSKJ2023059-33）；湖南省重点研发计划项目（2020WK2018）

The mechanical properties of round culm in Phyllostachys pubescens

CAO Zhenhua1， LIU Yuan1， CHANG Shanshan1， LI Ting2， LIU Gonggang1， BAI Yuanjuan1， LIAO Yuanyuan1， HU Jinbo1，2， LIU Jingsheng1，3

（1. College of Material Science and Engineering， Central South University of Forestry Technology， Changsha 410004， Hunan， China； 2. Hunan Taohuajiang Bamboo Science and Technology Co.， Ltd， Taojiang 413400， Hunan， China； 3. Foshan Hold Machinery Co.， Ltd， Foshan 528300， Guangdong， China）

Abstract：【Objective】In order to promote the application of Phyllostachys pubescen in buildings， roads， bridges and geotechnical foundations， it is necessary to provide reliable use basis of P. pubescens components in engineering. Systematically elaborating the mechanical properties of P. pubescens is an important basic work for popularizing its structural materials.【Method】Taking P. pubescens as raw material， the longitudinal shear strength， compressive strength， tensile strength， ring stiffness and bending strength of P. pubescens were measured according to LY/T 2564-2015， and the corresponding load-displacement curves were analyzed. The bending strength specimens were selected for three-dimensional non-contact and high-precision full-field strain real-time monitoring.【Result】The shear strength， compressive strength， tensile strength， ring stiffness and bending strength of P. pubescens were 27.36 MPa， 56.67 MPa， 141.46 MPa， 104.74 N/mm2 and 133.31 MPa； The shear bearing capacity， compressive bearing capacity and ring stiffness were positively correlated with the diameter， which was in the range of 70-90 mm， and the above bearing capacity increased with the increase of the diameter. The longitudinal shear strength， longitudinal compressive strength， ring stiffness and bending strength of the samples all showed obvious cracking or deformation during the experimental loading process， and then the bearing capacity was lost after continuous loading. DIC recorded that the displacement of P. pubescens when it reached the failure load gradually decreased from the lower part to the upper part， from 2.564 mm to 2.269 mm； The micro-strain in the lower part was -163.904×105， and the micro-strain in the upper part was 152. 417×105. The structural failure showed that the upper compressive stress and the lower tensile stress increased at the same time and approximately the same.【Conclusion】Experiments show that the hollow P. pubescens has a high bearing capacity， and with the increase of the diameter of P. pubescens bearing capacity increased， from the load-displacement curve can be seen that P. pubescens has a certain degree of plastic deformation capacity， in the practical application of the destruction of the performance of a very good.

Keywords： Phyllostachys pubescens； load-displacement curve； stress - strain； DIC

中国政府与国际竹藤组织于2022年11月联合发起“以竹代塑”倡议，次年11月发布了《“以竹代塑”倡议的全球行动计划（2023—2030）》，旨在发挥竹子优势，为高能耗、难降解的塑料制品提供基于自然的解决方案，合力解决塑料污染问题，助力实现2030年可持续发展目标。实际上竹材具有成材率高、易加工、强度大等特点，我国竹材也已利用在建筑、水利设施、边坡道路加固等等，是理想的工程结构材料[1-3]，在这些领域推广使用竹材可以减少水泥、钢筋、砂石等高耗能、难再生材料的使用，进一步为可持续发展作出重要贡献。圆竹是竹材利用的主要形式之一，因其独特的结构和力学特性，在建筑领域有着传统建筑材料不可替代的作用[4-7]。有研究表明，毛竹圆竹的抗压性能和抗弯性能优越，同时具有比强度高，抗冲击韧性好，刚度强等优点[8-12]。从人们社会经济活动中可以发现，房屋建筑领域和基础工程等领域均有使用毛竹圆竹材，例如在建筑施工过程中早期的脚手架就是使用毛竹圆竹竿来作支撑[13]，还有一些工地的临时住宅建筑也是使用毛竹圆竹搭建框架[14]。随着竹材在建筑结构中的发展[15]，毛竹圆竹被广泛的应用在房屋建筑的结构件以及大型建筑工程中，小型结构件如柱[16]、梁[17]、楼板[18]、墙板[19]，大型建筑如北京世园会毛竹圆竹竹藤馆[20]，长城脚下的竹屋[21]。在桩基相关领域，因竹材良好的抗压性能和抗拉性能以及取材方便的特点，被应用于路堤加固[22]、边坡修护[23]、挡土墙支护[24]等。

毛竹圆竹部件因其取材容易、加工简单、价格低廉，为大众所接受。在传统竹家具行业中，毛竹圆竹家具的发展进入到创新性[25-26]、减量化[27]、可持续性[28]的设计，然而在建筑领域内较少见到按照国内标准对毛竹圆竹基础力学性能进行系统测定，在当前安全生产重于一切的社会发展过程中，急需要展开毛竹圆竹力学开展探究工作。张丹等[9]参照ISO22157-1和2：2004（E）对毛竹圆竹展开研究，探测出不同竹龄和不同部位的顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度和抗弯强度变化规律。于金光等[10]与张丹等[9]的研究一样分析出了竹节和含水率对毛竹圆竹的顺纹抗压强度、抗弯强度和环刚度等性能的影响。综上所述，近些年并未见到参照国内标准系统研究毛竹圆竹的基础力学性能的相关报道。为了便于国内工程技术人员合理设计和选择毛竹圆竹部件用于工程场景，本研究依据《LY/T 2564—2015圆竹物理力学性能试验方法》[29]对毛竹圆竹的顺纹抗剪强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、环刚度和抗弯强度进行测定，通过对毛竹圆竹的基础力学性能进行了系统的试验测试和分析，并揭示本研究所测力学指标中的荷载-位移关系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用毛竹圆竹产自湖南省桃江县，竹龄为4～6年生。在毛竹圆竹生长区内，在不少于100株的毛竹圆竹中，随机挑选成熟且无明显缺陷的试材。所有试件均从离地高0.3 m左右的整竹节处向上截取3 m，将截取好的毛竹圆竹加工成试验所需大小后双端头树脂密封运回实验室，并置于恒温恒湿场地储存，含水率控制在12%左右后用于试验。

按照《LY/T 2564—2015圆竹物理力学性能试验方法》加工试验用试件，毛竹圆竹顺纹抗剪、毛竹圆竹顺纹抗压和毛竹圆竹环刚度的试件尺寸均为H mm×D mm×T mm，其中高度H等于直径D，分别取为7～8、8～9、9～10 cm，T为毛竹圆竹竹壁厚度。竹材顺纹抗拉试件尺寸为L mm×W mm×T mm，其中长度L为280 mm，宽度W为10 mm。试样中部60 mm长度的有效部分被加工为4 mm宽。毛竹圆竹抗弯试件长度L为所选毛竹圆竹直径的30倍，毛竹圆竹直径D均控制在10 cm左右。各组试验试件尺寸数量参数如表1。

1.2 试验方法

依据《LY/T2564—2015圆竹物理力学性能试验方法》，对毛竹圆竹的力学性能进行测试。毛竹圆竹顺纹抗剪试验的试件置于支座中心，然后在毛竹圆竹上下两端面交错放置两互相垂直的三角垫片使其上下边缘对齐，以80 N/mm2均匀速度加载，直至试样破坏。毛竹圆竹顺纹抗压试验的试件被以80 N/mm2每分钟匀速加载，直至试件破坏。毛竹圆竹环刚度试验的试件被放置在两平行压板之间，以2 mm/min匀速垂直加载，试验记录内径d的变形量达到3%时的荷载及变形量。竹材顺纹抗拉试验的试件两端被夹紧在拉伸机的钳口中，保证试件竖直地安装在试验机上，试验时以15 N/mm2均匀速度进行加载。毛竹圆竹抗弯试验采用四点加载方式进行，试验时以20 mm/min均匀速度进行加载。毛竹圆竹试件及加载示意图如图1。

1.3 试验设备

100 kN力学试验机（济南天辰MWW-100A）用于毛竹圆竹顺纹抗剪试验、毛竹圆竹环刚度试验和毛竹顺纹抗拉试验、2 000 kN压力试验机（无锡建仪TYE-2000E）用于毛竹圆竹顺纹抗压试验、3 000 kN压力试验机（无锡新路达TYA-3000S）用于毛竹圆竹抗弯试验、三维非接触式-高精度全场应变测量仪（DIC，合肥千眼狼PMLAB RDIC-3D）、切割锯（J3G-FF03-400）、烘箱、砂光机、电子数显卡尺。

2 结果与分析

2.1 毛竹圆竹顺纹抗剪强度

图2毛竹圆竹抗剪试验荷载-位移曲线结果表明，在试验初始加载阶段，曲线0A段在0～0.2 mm内有一段低刚度的滑移，但不同直径的毛竹圆竹承载曲线的斜率有明显差异，斜率0A80>0A90>0A70，这主要是受毛竹圆竹具有很多孔隙与间距所影响；试件均匀受荷后，曲线近似呈现为直线（线性阶段AB段），此时试件的变形为弹性变形，但AB90斜率明显大于AB80和AB70，这表明在线性阶段受力时毛竹圆竹直径越大刚度越大，这与毛竹圆竹空心受力特性有关，直径越大，毛竹圆竹中空面积越大，结构抗变形能力越强；随后曲线斜率进一步增大，试验进入荷载强化阶段BC段，此时毛竹圆竹出现塑性变形，毛竹圆竹进一步被压缩增大了抗剪承载力，此时BC90、BC80、BC70三段斜率开始近似相同，表明三组试件的刚度均逐渐增大到最大值；最后曲线进入屈服阶段CD段，此时曲线斜率开始逐渐减小，荷载逐渐趋近极限荷载，毛竹圆竹此时开始出现裂缝，并且随位移持续增大，裂缝急剧增大，毛竹圆竹因压力的作用沿着交错放置的垫片边缘出现贯穿性裂缝，从而丧失承载力。毛竹圆竹的抗剪试验破坏较为简单，均为剪切破坏，试件的破坏从竹黄侧沿着剪切面产生破裂（图3）。

由表2可知毛竹圆竹具有良好的抗剪力学性能，最大破坏荷载为77.59 kN，最小破坏荷载为38.88 kN，平均破坏荷载达到65.35 kN，平均抗剪强度为18.37 MPa，强度的变异系数为7.58%，所取材料变异性良好，强度值结果可靠性高。根据《建筑用竹材物理力学性能试验方法》含水率12%时顺纹抗剪强度计算公式[30]，毛竹圆竹顺纹抗剪强度达到27.36 MPa，与张丹等[9]对竹片抗剪强度测试的结果比较，同样的测试条件，测试的试件单元不同，其两者的顺纹抗剪强度相差较大，由此说明开发利用圆竹结构部件必须要研究圆竹单元的力学强度。

2.2 毛竹圆竹顺纹抗压强度

由图4毛竹圆竹抗压试验荷载-位移曲线可知，试验初始加载阶段可分为两种明显现象，第一种是位移在0～0.7 mm内，0A90、0A80和0A70三段斜率可近似视为相同，竹材内部空隙逐渐被压缩密实，且对比毛竹圆竹顺纹抗剪试验可以发现，毛竹圆竹顺纹抗压试验滑移阶段时间更长，这主要是因为在抗压加载中，材料内部的微观结构相对稳定，压缩过程中需要克服材料的弹性变形及微观结构的调整，这导致了较长的初始加载时间。而在抗剪加载中，材料的内部在剪力的作用下剪切面已经开始产生较小的相对滑移，相对于抗压加载而言，微观结构的调整相对较小，因此初始加载时间相对较短。第二段位移在0.7～1.1 mm内，荷载迅速增大，斜率0A90>0A80>0A70，这表明承压试验中，试件均匀受力后，直径越大，试件受荷更快。随后曲线进入线性阶段，三组试件荷载与位移均线性增大，但此时0A90、0A80和0A70三条曲线斜率并未出现显著性差异；伴随荷载的持续增加，试件开始产生塑性变形，曲线从C点开始变为强化阶段，此时荷载-位移曲线斜率明显增大，毛竹圆竹的位移增速因刚度的迅速增大开始减慢；当荷载逐渐达到极限荷载的90%，试件开始发生屈服，毛竹圆竹竹壁沿着顺纹方向开始出现裂缝，并且伴随荷载的增大裂缝不断增大，当荷载达到极限荷载以后，可以观察到竹壁外面鼓曲变形达到弦向变形极限，并且竹身沿顺纹方向出现劈裂，并沿着纵向延伸，随后试件破坏，曲线随着位移的增大，承载力开始下降。

此外通过图4可知，不同直径荷载-位移曲线具有明显的峰值。图中三条曲线由高到低分别为本批试验的三种代表值，毛竹圆竹直径90、80和70 mm，对应峰值分别为129.83、98.98和78.55 kN。可以发现，毛竹圆竹的承载力随着毛竹圆竹直径的增大明显增大。本试验毛竹圆竹顺纹抗压力学性能结果如表3所示。从表3可知，本批毛竹圆竹的破坏荷载平均值与顺纹抗压强度平均值分别为110.37和64.60 MPa，顺纹抗压强度值的变异系数为7.58%，表明所选竹材整体变异性较低。试验后测定出试验时的含水率为9.09%，转换为12%后的毛竹圆竹的顺纹抗压强度为56.67 MPa。

毛竹圆竹破坏的主要形态有两种，如图5。第一种为图5a的劈裂破坏，产生这个现象的原因是因为毛竹圆竹的两端面与加载台之间存在水平摩擦力，由于水平摩擦力的存在限制了端面处的膨胀，而离上下端面越远的地方，水平摩擦力产生的影响越小，等效模型为试件中部水平拉力大于上下端面水平拉力，随着轴力的增大，水平拉力达到极限，毛竹圆竹纤维被撕裂开形成劈裂破坏，裂纹将毛竹圆竹分成若干竹条。第二种为图5b的毛竹圆竹竹壁出现局部屈曲，这主要是由于各种因素的扰动，在横向产生了较小的挠度，意味着此时存在一个横向的弯矩效果，当施加的荷载增大致使自身的抗弯刚度不足以抵抗轴力产生的弯矩，便出现了屈曲。

2.3 毛竹圆竹顺纹抗拉强度

由图6毛竹圆竹受拉试验的荷载-位移曲线可知，在试验初始滑移段中，三组试件存在微小的相对滑移，但曲线斜率0A6>0A4>0A1，这是因为毛竹圆竹本身和试验设备均存在刚度。但是二者之间的刚度并不相同，毛竹圆竹在受到拉伸荷载之前需克服试验设备自身的刚度才能开始发生变形产生位移，不同试件之间刚度也并不完全相同，刚度较大的试件更容易克服这个刚度差。当试件克服初始滑移段后，曲线便进入线弹性AB阶段，荷载随着位移的增加线性增加，直至极限荷载附近，曲线才开始变缓。这与毛竹圆竹抗压试验的荷载-位移曲线存在明显区别，试件在受拉时不呈现明显的塑性变形，当荷载达到承载力极限各试件均发生脆性破坏。

毛竹圆竹顺纹抗拉试件的主要破坏形态分为如图7a—b两种。当毛竹圆竹受到拉力时，毛竹圆竹内部的竹纤维会产生上下相对位移，此时结构内部会产生剪切应力，试件在剪应力的作用下出现剪切滑移，当荷载达到破坏荷载，毛竹圆竹便产生纤维剪切破坏，出现图7a所示锯齿状类不规则破坏。出现图7b所示平口破坏主要是因为应力集中导致试件被拉断，出现应力集中情况有两种：其一是因为竹节的存在导致应力集中；其二是由于为毛竹圆竹提供强度和刚度的纤维细胞的纤维壁薄厚不均匀，荷载最不利位置出现在细胞壁较薄的地方试件会被平整拉断。本试验取材均未带竹节，主要因为第二种原因形成平口破坏。同时所有试件的破坏均发生在有效部分（即中部60 mm）。

毛竹圆竹顺纹抗压力学性能结果如表4所示。通过表4可知，本批试件的破坏荷载平均值与顺纹抗拉强度平均值分别为4.14 kN和132.40 MPa，顺纹抗拉强度值的变异系数为2.59%，最大值 152.56 MPa，最小值121.42 MPa，试件整体强度差异值较小。试验后测定出试验时的平均含水率为8.45%，在12%含水率，试件顺纹抗压强度为141.46 MPa。所取竹材具有良好的顺纹抗拉力学性能。

2.4 环刚度

通过图8环刚度荷载-位移曲线可知，试验初始加载阶段曲线0A段荷载与位移近似呈现线性快速增长，且斜率0A90>0A80>0A70，说明直径越大，刚度越大，试件受荷速度越快。当施加的压力与压力所产生的水平拉力同时均匀增加时，曲线达到线弹性AB阶段。随着水平拉力的不断增大，毛竹圆竹在拉力的作用下开始出现塑性形变，曲线进入强化阶段，BC90、BC80、BC70斜率先后开始出现增大，同时试件开始在竹青一侧出现裂缝，随着荷载的逐渐增大，曲线进入屈服阶段，裂缝不断向竹黄一侧扩展，当荷载达到极限荷载时，裂缝贯通整个竹壁，导致试件破坏，破坏示意图如图9。本批试件环刚度的最大荷载为2.05 kN，最小荷载为1.37 kN，荷载差异较小。

表5为毛竹圆竹环刚度试验结果表。通过表5可知，试件的破坏荷载平均值与环刚度平均值分别为1.53 kN和144.49 N/mm2，环刚度的变异系数为13.97%，对比以上试验环刚度的变异系数最大，造成这种显现的主要原因是毛竹圆竹在环向受力时，等效受荷面为平行于加压面的两侧面，但是由于竹材的壁厚无法人为控制，故出现环刚度变异系数最大的情况。试验后测定出试验时的含水率为9.09%，同样为了控制含水率对试验的影响，将环刚度转化为在12%含水率时的值，此时毛竹圆竹的环刚度为104.74 N/mm2，低含水率增大了毛竹圆竹的环刚度。但是通过对比QB/T 1916—2004标准中给出的最高级（SN16），本试验毛竹圆竹所测环刚度远远大于SN16。本批试件具有良好的环刚度。

环刚度受力工况实际为毛竹圆竹的横纹方向受压，对比毛竹圆竹顺纹方向的最大破坏荷载196.4 kN，毛竹圆竹横纹方向受压的最大破坏荷载仅仅2.05 kN，顺纹受力远远大于横纹。这主要是因为毛竹圆竹的顺纹方向纤维致密，具有更好的强度和刚度，横纹方向纤维之间的连接主要依靠纤维间的胶结物，承荷能力较弱。因此设计结构时，毛竹圆竹更适合选在轴向受力的环境中。

2.5 抗弯强度

从图10选取的3组毛竹圆竹抗弯试验荷载-位移曲线可知，在试验加载初期，0A阶段可分为，0～2.5 mm位移段和2.5～5 mm位移段。0～2.5 mm时，在支座处竹段受荷同环刚度类似，因承压而在横向产生水平拉力从而开始快速发生变形；随后2.5～5 mm时曲线开始，由于结构上部压应力与下部拉应力逐渐达到平衡状态，曲线开始趋向线性。AB阶段呈现明显的线性加载，随着荷载持续增大，试件开始产生肉眼可见的挠度（图11）。当荷载加载到屈服点B时，BC2、BC5、BC10三组试验的荷载位移曲线斜率开始出现差异，刚度大的毛竹圆竹在达到位移极限时受荷更大。

毛竹圆竹抗弯强度试验结果如表6。通过表6可知，抗弯试验的破坏荷载平均值与抗弯强度平均值分别为14.85 kN和133.31 MPa，抗弯强度值的变异系数为14.82%，最大值161.66 MPa，最小值104.38 MPa。与张丹等[9]测定出的毛竹圆竹平均抗弯强度71.94 MPa相比，本试验所测毛竹圆竹抗弯强度较大。

为了阐述毛竹圆竹抗弯强度测试时应力与应变关系，进一步阐明毛竹圆竹部件垂直其生长方向加载时变化规律，对KW-2试件的抗弯强度加载进行三维非接触式-高精度全场应变测量仪（以下简称DIC）实时监测。从图10中选取四个典型载荷时刻作为标识点，分析DIC测量的所有数字图像的位移场和应变场云图。选取0A2、AB2、BC2、C2四段做位移场、应变场进行分析，如图12、13所示：

1）由图12a、13a可知，在加载初期，位移场以及应变场均为无规律变化，位移与应变均呈现在数值0附近。2）由图12b、13b可知，当加载到BC阶段时，位移场和应变场均未出现分层现象。水平位移场数量级在-0.006～0.012 mm之间，大体上呈现左侧多为负位移即受压导致尺寸减小，右侧呈现正位移即受拉导致尺寸变大。应变场呈现出毛竹圆竹上表面应力强度与毛竹圆竹下表面应力强度近似相同，分布在-14.377×10⁴～13.193×10⁴微应变之间，但拉应力产生的位移略小于压应力产生的位移。3）由图12c和图13c可知，加载到CD阶段时，试件的位移场出现明显的层状分布，水平位移量由毛竹圆竹下表面向上加载点逐渐减小，从0.180 mm逐渐减少到0.168 mm。应变场等值线则出现在结构上部，毛竹圆竹上部结构应变数量级大概为2.092×10⁴微应变，下部结构应变数量级为-2.661×10⁴微应变，此时结构上下表面应力强度近似相同，但整体受拉区明显多于受压区域。4）由图12d和图13d可知，在DE加载阶段，位移场数量级显著增大，位移峰值达到2. 564 mm，峰值出现在结构下部。但毛竹圆竹上部结构位移数量级同样达到2.269 mm，略小于结构下部位移。应变场数量级峰值下部为-163.904×10⁵微应变，上部为152.417×10⁵微应变，且应变云图中明显呈现出拉应变。通过上述分析，毛竹圆竹抗弯试验结构变化符合典型抗弯试验，但与常见混凝土等材料略有不同。相同的是通过应变场可以看出毛竹圆竹结构上部呈现压应力，下部呈现张应力；但不同之处毛竹圆竹在整个加载阶段，结构上下部位应力强度近似相同。因此，可以推断毛竹圆竹具有良好的抗弯性能，天然的圆竹具有和混凝土“适筋”相似的受力形式。

3 结论与讨论

3.1 结 论

本研究按照国家林草行业标准《LY/T 2564—2015圆竹物理力学性能试验方法》进行了毛竹圆竹的顺纹抗压试验、顺纹抗剪试验、顺纹抗拉试验、环刚度试验和抗弯强度试验，再通过三维非接触式-高精度全场应变测量仪实时监测毛竹圆竹抗弯强度过程中的位移变化量和应变变化量，主要结果陈述如下：

1）毛竹圆竹具有良好的力学性能，顺纹抗剪强度为27.36 MPa，毛竹圆竹顺纹抗压强度为56.67 MPa，毛竹圆竹顺纹抗拉强度为141.46 MPa，毛竹圆竹环刚度为104.74 N/mm2，毛竹圆竹抗弯强度为133.31 MPa，且直径越大破坏荷载越大，试验结果均呈现90>80>70 mm。

2）毛竹圆竹荷载-位移曲线分析结果表明：毛竹圆竹顺纹抗剪和抗压强度均与竹筒直径正相关，但毛竹圆竹抗压强度在承压时持续时间明显较抗剪强度的长；毛竹圆竹顺纹抗拉承载过程中，显现出明显的滑移和弹塑性，破坏呈现脆性；毛竹圆竹环刚度荷载与位移就近似呈现线性增长，表明圆竹直径越大，圆竹刚度越强；毛竹圆竹抗弯强度变化趋势同环刚度类似，但是在承载后期刚性变化较大；毛竹圆竹各力学性能的荷载-位移曲线更直观地反映出毛竹圆竹在不同荷载下的变形情况进而确定结构的承载能力和稳定性。

3）毛竹圆竹进行抗弯破坏试验时的位移从下部到上部逐渐减少，从2.564 mm减少到2.269 mm；毛竹圆竹抗弯强度的应变场数量级峰值下部为-163.904×10⁵微应变，上部为152.417×10⁵微应变，结构破坏呈现上部压应力和下部拉应力同时且近似相同的增长。

3.2 讨 论

本试验选择了材性相对均一的毛竹圆竹来探究其基本力学性能，但并未考虑竹材立地不同区域、同一竹竿不同位置等影响毛竹材性变异的主要因素；力学指标中只选择了抗弯强度实时测试其应力应变关系，其他力学指标还没有进行检测。因此，在推进圆竹结构件应用过程中还将开展如下工作：

1）继续依据林业行业相关标准进行毛竹圆竹的立地地域或区域、竹竿高度、竹竿间基本力学性能变异性研究。

2）依靠三维非接触式-高精度全场应变测量仪技术测试手段，开展毛竹圆竹的顺纹抗压、顺纹抗剪试验、环刚度等关键力学指标应力应变监测与分析，进一步探讨破坏性监控。

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[本文编校：罗 列]