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当塑料土工格栅加筋土在工程中的应用

发布时间:2021-09-09 20:27:39 阅读: 来源:锯床厂家

塑料土工格栅加筋土在工程中的应用

近年来,土工合成材料在土木工程中的应用越来越广泛,特别是在公路、铁路、水利等建设中,而且其用量增长很快。据统计,1986年底,全国土工合成材料用量为100万m2左右,到1991年全国用量已突破1亿m2,到了1994年,所最近几年来用各种土工合成材料达3.6亿tn2,主要应用于6000多个工程项目,至I了1995年,其用量己达5亿m2,应用于1万多个工程项目。塑料土工格栅作为一种新兴的土工合成材料,由于其优越的性能,其应用更为众多土木工程师所重视。 2塑料土工格栅加筋材料及其加筋土的特点2.1塑料土工格栅的特点土工格栅是一种新兴的土工合成材料,是用材料为高强度聚丙烯或高密度聚乙烯的高分子聚合外物片材,在一定的温度下,经过挤板压延、冲孔、纵向拉伸、冷却定型等工艺过程制作而成的片状结构物,如为我国重庆生产的一种塑料土工格栅的形状及大概尺寸。 其主要性质特点是均匀稳定、变形1周亦唐,男。1959年生,B教授‘云南省应用基础基金资助项目(98E053M)模量大、抗拉强度高、韧性好、重量轻、耐腐蚀、抗老化、与土颗粒之间的相互作用强、能在较短时间内发挥加筋作用其性能优异、结构特殊、格栅纵横相连、能防止填料局部下陷,*大程度地减少基础的不均匀沉降,增强土体的整体性能,因而近些年来发展很快,被广泛应用于公路、铁路、港口的边坡加固和挡土墙等结构物上。 22塑料土工格加篇土的特点加筋土是由一层或多层加筋材料交替铺设而成的一种复合材料,是填土、筋材、面板三者的结合体,如为土工格栅加筋土挡墙的结构示意图。筋材一般水平铺设在土体内的侧向变形区内,阻止土体的侧向变形。加筋结构所用回填土一般为透水性良好的砂质土,由于格栅材料的拉出阻抗值与砂土的内摩擦角有关,故具有高摩擦系数的级配料为*佳的选择。现在有很多利用粉煤灰等工业废渣作回填土的挡土墙,经证明也是可行的,并取得了很好的工程效果。用粘性土作为填料并不合造,一是因为粘性土的内摩擦角较小,二是它的低渗透性往往会存在超孔隙水压力,降低加筋土的安全系数。另外,粘性土内存在过多具有腐蚀性的的化学物质,降低筋材的耐久性。在特殊情况下必须依现场土作回填土工格加筋土挡墙结构示意图土时,应针对诸如排水等问题做特殊的处理,国内也有人对粘性土的加筋性能也作了一些研究。加筋结构的面板可把筋材在面板处折回并在植草或喷上混泥土沙浆做成,或把土工格栅直接连接在其它构件上,如。 3塑料土工格栅加筋土的加筋机理对于加筋土的内部破坏一般认为有三种破坏的可能:由于土与筋材间的粘着力不够而引起的土体沿着筋材表面直接滑动破坏;筋材拔出破坏;筋材拉断破坏。 事实证明,**种破坏的形式在实际中是很少见的,rmeS认为,土与筋材间的粘着力对加筋土的破坏没有多大的影响,可以认为在土一筋材之间的粘结完全发挥前,土体己达破坏2,故加筋土的内部破坏可归结为后两种基于上述原因,目前存在着两种理论来进行加控制产品质量和研究磨擦磨损机理的1个重要指标筋土挡墙的设计,准粘聚力理论和摩擦加筋理论而摩擦加筋理论能更好地从微观上解释上述(2)、(3)两种破坏,因此在工程中常以它作为设计理论。它认为:如所示的加筋土挡墙,这种挡土结构物的受力情况是:墙体破坏时会形成主动区与稳定区,破坏时破梭体A依照国家法定节日放假BC的自重产生的水平推力通过与筋材的相互作用与面板一起在加筋土中形成拉力,企图将筋材从土中拔出,而破棱体后方稳定区的筋材又被稳定区压住,即稳定区的土与筋材之间的摩擦力阻止筋材被拔出如果主动区的水平推力被稳定区筋一土之间的摩擦力所平衡,即存在下列关系:其中:N―法向力,即土的自重;u-土与拉筋之间的摩擦系数:dl―筋材的微分段:如果每一层的拉筋均能满足上述要求,则整个加筋土内部的抗拔稳定性就能得到保证另外,设筋材的极限抗拉强度为T,延筋材长度上产生的*大拉力为T,如果T不大于筋材的极限抗拉强度,即则加筋土体内也不会发生筋材拉断破坏。 对于一个加筋土挡墙的设计,同时满足(1)、(2)式,则它的内部是稳定的。 4塑料土工格栅加筋土的计算理论目前关于加筋土的计算方法可分为两大类,极限平衡法和有限元法。极限平衡法把加筋土视为刚塑性体,不考虑土体到达峰值前的变形形态,也不考虑筋材的变形及筋材与土之间的相互作用,然后对其破裂面进行各种假设(一般为直线或双线形)。再利用库伦破坏准则求解作用于加筋土体上的极限平衡荷载。然而,试验表明,加筋土体不是一种刚塑性体,它更具有弹塑性,它的破坏具有逐渐破坏的性质。有限元法可以考虑筋材的应力应变特性,也可以考虑筋材与土之间的相互作用效应不论结构的几何形状和边界条件多么复杂,材料性质和外加荷载如何变化,只要模型和参数选择得当,都可达到足够的精度。 因此用有限元法来分析加筋土结构无疑是一种更为精确的算法。 使用有限法分析加筋土,归纳起来,可分为三种模式:(1)视加筋土体为复合材料(compositematerial),假设土与筋材之间没有相互作用和相对位移的复合元素。(2)考虑土与筋材为两种不同的材料,分别以不同的元素处理,但仍不考虑土与筋材的相互作用和相对位移。(3)将加筋土体分为土体单元、筋材单元,并在土与筋材之间加入界面单元(interfaceelement),考虑土与筋材间的相互作用,界面元素随应力的大小沿界面发生滑移(slip)。 按照(1)的方法,把加筋土当成素土来计算A只能承受拉力,看成不能抗弯的直线单元,其增童形式的应力应变关系为各式符号如前。界面单元可设置为Goodman―维摩擦单元,接触面力和相对位移在非线性条件下为根据筋材拉拔试验得出;us、――法向与切向位移。 从以上可以看出,利用这种方法,只要参数选择得当,建立反映实际情况的本构方程,处理好各本构方程间的协调关系,就能正确评估土体的稳定性,从而有广泛的应用前景。 5结论与建议塑料土工格栅是一种优良的建筑材料,在其工程应用快速发展的同时,应加强其作用机理的研究。 探讨土工格栅加筋机理离不开土一筋相互作用的深入研究。桩一土的相互作用、土锚钉与土的相互作用、大现刚性防渗墙与地基的应力、位移协调等是人们熟知的课题。 可以从上述课题中寻求,来深入了解土工格栅与土的相互作用将加筋土分为土体单元、筋材单元、界面单元对加筋土体进行分析,是行之有势的方法,可以很好地模拟其工作机理,合理正确地评估加筋土体内筋材拔出和拉断破坏的行为。 介玉新,李广信等。纤维加筋土的新算法。工程力学,1999,Vo丨。10.3,P8丨一89.孙均等。新型土工材料与工程整治。1998年11月**版,中国建筑工业出版社出版。 李咸亨,陈舜田。柔性加筋材拉出行为之完全非线性有限元分析。岩土工程学报,1996,Vol.l8No.6,P.赵川。塑料土工格栅加筋碎石土强度及其应力应变特性的试验研究。硕士论文,昆明,云南工业大学,丨998年4月。 陈肇元,崔是金属材料低温冲击实验中理想的试样冷却、保温装备京浩。土钉支护在基坑工程中的应用。中国建筑工业出版社,1997年**版。 王正宏,包承纲,李广信。土工合成材料的加筋作用及其分析计算。地基处理,1992,Vol3.No.l丨.石名幕,姚代禄。加筋土支挡结构数值分析研究。重庆交通大学学报,1994,Vol.l3No.4,P7883.王钊,陆士强。土工织物的拉伸、嫌变及加筋土的剪切特性。地基处理,1992,Vol.3No.2,P9>16.黄锋,李广信,吕禾。砂土中抗拔桩位移变形的分析。土木工程学报,1999,Vol.32No.l,P.

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