不同類型格柵加筋墊層的載荷試驗與研究
土工格柵在公路、鐵路中用于地基加固已非常普遍，現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范中一般以格柵的抗拉強度作為設(shè)計要求的力學(xué)指標(biāo)。實際上，影響加筋效果的因素有多種，國內(nèi)也曾進行過多項試驗來研究不同加筋層數(shù)，墊層厚度等對加筋的影響，但對于格柵由于生產(chǎn)工藝、網(wǎng)孔形狀、網(wǎng)孔大小、肋條形狀等物理性質(zhì)不同而導(dǎo)致加筋效果差異的試驗，國內(nèi)尚鮮有研究。通過原位淺層載荷板試驗，研究了不同類型土工格柵加筋墊層的承載力和變形性能。試驗表明，不同原材料、不同生產(chǎn)工藝、物理、力學(xué)性質(zhì)不同的土工格柵，其加筋墊層的承載力和變形性能等皆不同，應(yīng)力擴散效果也有差別，其中格柵的高強度并不能強化加筋效果。
影響加筋效果的因素
土工格柵比較項目
性能比較項目
評 定
肋條
厚度
越厚越好
剛度
剛度越大越好
形狀
正方形或矩形比圓形或曲線形好
網(wǎng)孔
大小
與填土粒料大小有關(guān)
形狀
圓形或正方形
硬度
越硬越好
節(jié)點
強度
須有最小的節(jié)點強度
格柵
割線模量
(ASTM D 4595)
須有最小的要求割線模量。最優(yōu)值未知
穩(wěn)定性 (平面抗扭剛度)
湯姆斯i金力博土(Dr Thomas Kinney)的“格柵網(wǎng)孔平面扭曲穩(wěn)定”實驗研究了格柵對改善道路通車性能的有利作用。在一定扭矩作用下最小網(wǎng)孔抗扭割線模量能較好地反映格柵的這一性能
土工格柵物理性質(zhì)
原材料
網(wǎng)孔形狀
網(wǎng)孔大小(mm)
肋條截面形狀(mm)
節(jié)點形成
生產(chǎn)工藝
拉伸型三向格柵
TX170
PP
三角形
30.48
矩形
與網(wǎng)孔同時形成
板材沖孔后拉伸形成
經(jīng)編雙向格柵
Woven70
PET
正方形
13.74
橢圓
編結(jié)
滌綸絲(PET)經(jīng)編定向織造而成
焊接雙向格柵
Welded100-70
PP
方形
96.92
橢圓
焊接
PP帶超聲波焊接而成
拉伸型雙向格柵
SS30
PP
正方形
39.38
方形
與網(wǎng)孔同時形成
板材沖孔后拉伸形成
當(dāng)土工格柵用于地基加固時，在其上鋪設(shè)的碎石層會穿過土工格柵網(wǎng)孔并嵌于網(wǎng)孔中。只有當(dāng)碎石層的側(cè)向變形被很好地約束，整個加筋墊層才會形成一個穩(wěn)定的，整體的結(jié)構(gòu)。這時加筋的機理就不能用“張拉膜”理論解釋，而是網(wǎng)孔的嵌鎖作用。而影響嵌鎖作用的因素，實際就是影響加筋效果的因素。
1.從節(jié)點強度看，拉伸型格柵的節(jié)點與網(wǎng)孔是在生產(chǎn)中同時形成，為一個整體;而焊接格柵與經(jīng)編格柵的節(jié)點都是在縱、橫向加筋帶形成后再二次通過焊接、編結(jié)的工藝成型，其節(jié)點強度必然會比拉伸型格柵小。而節(jié)點強度不夠，就會造成網(wǎng)孔的平面抗扭剛度小，無法很好地約束碎石的側(cè)向變形。這應(yīng)該是造成焊接、經(jīng)編格柵加筋性能不如拉伸型格柵的主要原因。
2.從網(wǎng)孔大小看，焊接格柵網(wǎng)孔接近100mm，許多碎石會堆積在網(wǎng)孔內(nèi)，只能靠碎石之間自身的作用相互擠壓，加筋效果不明顯;而經(jīng)編格柵網(wǎng)孔不到15mm，97以上的碎石粒徑都大于這個值，這使得碎石無法嵌擠進入網(wǎng)孔，只能“浮”于格柵之上，加筋的效果大打折扣。而兩種拉伸型格柵的網(wǎng)孔都正好與碎石粒徑相適應(yīng)，加筋效果自然就會比較明顯。
3.從網(wǎng)孔形狀看，坦薩三向格柵TX170由于其獨特的三角形網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，就比同為拉伸型格柵的SS30加筋效果好，證明三角形網(wǎng)孔對碎石的嵌鎖能力更強，加筋墊層的性能更好。
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