侧限约束下土工格栅蠕变特性研究

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土工格栅作为特种土工合成材料重要产品之一,目前已成为加筋土工程中应用最普遍和广泛的加筋材料,但其高分子聚合物的构成,决定了土工格栅明显的蠕变特性。蠕变造成格栅应力松弛,会促使加筋失效,对于采用强度和模量不高的材料建造的较高构筑物,尤其会产生不利的影响,因此土工格栅的长期蠕变特性是影响材料抗拉能力能否长期发挥的关键,且是决定该材料可否应用于永久工程的重要因素。国内外对土工格栅蠕变特性进行了大量的研究,但大多局限于无侧限约束拉伸情况下的蠕变特性,这与格栅埋设在加筋土结构中的实际受力状态有很大的差异,格栅与土共同工作贯穿加筋过程的始终,不同的界面会导致不同的蠕变特性,因而不能真实反映土工格栅在土体中的长期蠕变特性。本文以HDPE土工格栅为研究对象,进行了一系列侧限约束下的拉伸、蠕变试验,并与无约束情况下进行对比分析侧限约束对格栅蠕变特性的影响效果。利用试验数据预测了两种情况下格栅的长期蠕变强度,进一步求得了考虑各种折减因素后的格栅设计强度,最后应用于加筋土坡实例具体分析了考虑侧限效应对工程经济性的影响,主要的研究成果如下:(1)格栅的抗拉强度较无约束时增大,延伸率大大减小,随着上覆土压力的增加,割线模量逐渐变大;在一定的侧限约束下,抗拉强度与拉伸速率成正比例关系。(2)侧限约束对格栅蠕变特性影响显著,相同的荷载水平下有侧限约束时的等时蠕变量较无约束时要小得多,而且等时蠕变量随上覆土压力的增大而呈减小趋势。(3)侧限约束下的格栅蠕变应变主要发生在加载期和受力初期,随着蠕变荷载水平的增大,其等时蠕变速率以及蠕变应变越大,趋于稳定所需要的时间也越长,格栅的蠕变现象越明显。(4)对蠕变数据外推处理后,求得100kPa侧限约束下的格栅长期蠕变强度相对无约束时提高36%,蠕变折减系数降低0.642。(5)应用于加筋土工程,在达到相同的安全系数时,仅考虑100kPa侧限约束时相对无约束的筋材成本节约了16%。
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