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筋材轴向刚度

土工合成材料是一种抗拉单元(土工织物,土工格栅),由起点、终点以及轴向(法向)刚度Jz [kN/m]定义。

因为无纺土工织物往往是作为不同的层来考虑,所以通常不考虑其轴向刚度。有纺土工织物在小变形时初始刚度非常低 - 在小应变区域(最大5%),当受到恒定荷载作用时,将发生很大的变形。

在设计筋材时,必须考虑到土工织物的这项特性。这样,我们才能有效的设置土工织物的长期抗拉强度(考虑到材料由于安装,蠕变以及生物和化学方面的影响而部分损坏,从而乘以一个分项系数后的抗拉强度)和大小为0.5%2%的小应变区域的初始轴向刚度

可以采用下式来确定土工合成材料的最小轴向刚度,其中对于和某一应变相对应的抗拉强度,在拉伸试验的线性部分允许可以有最大10%的偏差:

其中:

Tz

-

应变大小为x%时的抗拉强度 [kN/m]

ε

-

x% 依据捷克规范EN ISO 10 319确定的应变(相对延展)[%]

Tmax

-

依据捷克规范EN ISO 10 319确定的最大抗拉强度 [kN/m]

εmax

-

依据捷克规范EN ISO 10 319确定的最大应变(相对延展) [%]

通常,土工合成材料的供应商和制造商提供的都是应变为2%时的抗拉强度,因此该式可以写成:

对于应变为x-%时的土工织物最小(初始)轴向刚度,由短期试验(加载率依据捷克规范EN ISO 10 319)得到下式:

其中:

ε

-

x%-依据捷克规范EN ISO 10 319(相对延展)确定的应变 [-]

对于短期轴向强度,土工织物理论上可达到的最大轴向刚度如下所示:

其中:

εmax

-

依据捷克规范EN ISO 10 319确定的最大应变(相对延展) [-]

土工合成材料轴向(法向)刚度Jz [kN/m] 的建议取值范围如下表所示:

变量描述

土工合成材料初始轴向刚度,其中

ε = 2%

土工合成材料理论(最大)轴向刚度

符号(单位)

Jε=x [kN/m]

Jεmax [kN/m]

土工合成材料类别

---

---

无纺土工织物

-

-

有纺土工织物

250 - 500

1000

单向土工格栅

500 - 1000

1500

双向土工格栅

100 - 500

其中 ε = 0.5%

2500

三向土工格栅

250 - 500

其中 ε = 0.5%

5000

土工席垫

100 - 500

1000

排水土工复合材料

-

-

复合材料

100 - 500

1500

土工网

-

-

土工格室

-

-

参考文献:

GEOMAT ltd. (www.geomat.cz): Types of geotextiles and their function in civil engineering structures. Author: Martin Kašpar (kaspar@geomat.cz). In Czech.

HOLÝ, O., MIČA, L.: Determination of axial stiffness of geosynthetics for numerical modeling – part 1. TU Brno (paper in conference proceedings „Civil engineering structures in view of geomechanics“). In Czech.

EN ISO 10 319 (80 6125): Geotextiles – Tensile test on a wide strip. Czech standard institute, 2009. In Czech.

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