关键要点:
- 与土工格栅相关的物理特性取决于应用用途。
- 始终将土工格栅的性能视为整个系统的一部分——土工格栅如何与周围土层的相互共同作用,而不是凭借其独立的属性。
- 行业中用来衡量土工格栅性能的大多数物理特性都是不合适的。
- 极限抗拉强度并非土工格栅性能的最重要因素,特别是在道路应用中。
道路和工作平台应用中,TriAx三向土工格栅的物理特性:
- 0.5%应变的径向刚度
- 径向刚度比
- 节点有效性
- 六边形中距
坦萨的TriAx三向土工格栅被归类为加固土工格栅。以上所提到的特性都与这个独特的功能相关。
道路和工作平台应用中,双向土工格栅的物理特性:
- 极限抗拉强度
- 2%应变时的强度
- 5%应变时的强度
- 极限延伸率
双向土工格栅,如坦萨的SS土工格栅,被归类为加固土工格栅产品。抗拉强度和相应的应变是此独特功能的相关特性。
加筋挡土墙和边坡中坦萨单向土工格栅的物理特性:
- 蠕变强度
- 长期设计强度*
- 极限抗拉强度**
*长期设计强度基于具体项目实际情况。采用的分项折减系数应基于各种变量,如土体温度和施工损伤等因素。
**极限抗拉强度并非设计中使用的参数,但可以用来确定产品的类别。
强度
对于土工格栅,强度意味着很多不同的东西,包括:
- 抗拉强度
- 设计强度
- 蠕变强度
然而,评估其潜在性能时,还应考虑其他物理特性,例如:
- 径向刚度
- 节点有效性
- 耐久性
极限抗拉强度
土工格栅在损伤前可承受的最大荷载值。
其通过拉伸测试获得,此时格栅拉伸至断裂。
为什么极限抗拉强度对土工格栅的性能来说并不重要?
许多土工格栅的规格说明侧重于抗拉强度,那就是等同于说更高的极限抗拉强度(UTS)代表更好的性能。然而,在现实中,极限抗拉强度(UTS)却是无关紧要的,特别是当土工格栅应用于道路或临时工作平台时。
这些情况下,产品的极限抗拉强度实际是一个较差的性能指标。
这是因为“张力膜”效应(土工格栅在拉伸或应变时所提供的强度)不能为其上面的结构层提供适当的支撑。
为了发挥作用,土工格栅必须被拉伸。但当其上被施加荷载时,土工格栅将会弯曲以适应这种负载,类似一个人坐在吊床上的情形。
因此,当铺设的是起加筋作用的土工格栅时,路面在其水平铺设位置会发生变形。变形也可能以车辙、裂缝和坑洼的形式出现在路面上,并缩短路面的使用寿命。
节点有效性
节点强度与肋条强度的比值,以百分数表示,表征土工格栅将荷载从一条肋传递到不同方向其他肋条的能力:
节点有效性 vs. 抗拉强度
当土工格栅应用于道路和临时工作平台,需利用其嵌锁作用的“约束效应”时,节点有效性比抗拉强度更为重要。
约束效应—当粒料颗粒嵌锁于土工格栅网孔之中,并推挤肋条时,其有效阻止颗粒水平移动(侧移)的作用。
压力被施加在肋条上,而肋条被节点约束固定。因此,相比肋条,节点有效性可以更好地表征:
- 土工格栅如何加固地基
- 道路和临时工作平台的的效能如何
节点有效性获得欧洲评估文件EAD的正式认可
节点有效性—并非节点强度—是欧洲评估文件(EAD) 描述的与加固用土工格栅性能相关的一项参数。
EAD设定了欧洲技术评估组织(EOTA)确认的专门用于加固的独特功能参数。在任何其他加筋用土工格栅与节点参数之间没有这样的联系。
径向刚度
土工格栅在360°方向上均匀分布荷载,而不发生弹性变形。
在道路工程应用中,土工格栅作为力学稳定层的一个组成部分 ,径向刚度是坦萨TriAx三向土工格栅与加固功能相关的性能。在道路中,相比方形或矩形网孔的土工格栅,TriAx三向土工格栅六边形形状提供了一个更均匀的交通荷载响应。
尺寸及网孔尺寸
有三种不同尺寸大小的土工格栅,适用于一系列填料颗粒粒径大小,以确保颗粒粒料被很好地约束。对于TriAx 三向土工格栅,填料粒径越小就需要更小的孔径,填料粒径越大就需要更大的孔径。TriAx 三向土工格栅三种尺寸:
- 66mm
- 80mm
- 120mm
弹性模量
另外一种刚度值,但其与土工格栅正常“应用”中的性能无关。
有限元分析(FEA)有时需要土工格栅的弹性模量。然而,坦萨的研究已证实,土工格栅的作用不应只对某个单一的产品参数进行建模。我们开发了FEA模块——详情可联系坦萨技术团队。
当评估加筋土挡墙和边坡的参数时,以下参数被认为时相关的:
长期设计强度
长期设计强度(LTDS) 与加筋土的应用相关,包括加筋挡土墙和加筋边坡——土工合成材料(如土工格栅)分层铺设于填料之中,以形成最终成型结构。
不同于道路中的不断变化荷载,加筋土结构在其使用寿命中需承受永久荷载,最长可达120年。因此,结构及其承载受力构件(包括土工格栅)的设计应反映此要求。
计算长期设计强度的折减系数
蠕变强度
聚合物是粘弹性的,这就意味着其强度和刚度受温度及其所受荷载频率或时间影响。在恒定荷载下,聚合物土工格栅会随着其物理性能的变化而逐渐被拉伸。
蠕变强度可以通过使土工格栅经受长期荷载来进行评估。这包括在控制温度条件下,在土工格栅上悬挂不同大小的重量,测量并记录标准持续时间为10,000小时的应变,也就是大约一年多时间。
采用蠕变强度计算长期设计强度时,还应考虑部分折减系数,如环境影响和施工过程中引起的损伤的影响。
单向土工格栅有不同等级和型号,但其几何形状基本都是相似的。