土工格栅在土木工程中具有加固土体、抑制位移、分散荷载、防止侵蚀和提供过滤排水等多种作用及用途,能够提高土体的稳定性和工程的可靠性。
土工格栅的作用原理
土工格栅通过被动阻抗作用、摩擦作用和锁定作用,与土体相互作用,形成复合体,提高土体的强度和稳定性。这些作用原理使得土工格栅在加筋路基中能够显著提高路基的承载力,改善土体应力环境,并有效减小沉降量。
土工格栅的作用原理主要包括以下三种:
被动阻抗作用:土工格栅本身具有较高的抗变形性能,通过以抗拉构件的形式弥补土体的抗拉性能不足,形成一个各向异性的复合体,增强了土体间的粘聚力,提高复合体的强度。土工格栅与土体相互作用,发挥各自的优点,并弥补填料抗拉性能的不足。
摩擦作用:土工格栅与土体之间的摩擦作用对土体具有侧向约束作用,可以锚固土体,增强土体的抗剪强度。这种作用使土工格栅与土体形成一个具有较大弯拉刚度和抗剪强度的复合体,充分发挥土体的抗压性能和土工格栅的抗拉性能,同时避免钢筋从土体中被拉出,增强土体的整体性和内部强度。
锁定作用:土工格栅上的孔眼对填料具有锁定作用。土工格栅的网状结构形成网兜效应,使填料很好地嵌入土工格栅的孔眼中,阻碍填料下陷,提高土体整体的稳定性。
土工格栅在路基的作用
路基土工格栅在提升路基承载能力、防止路面塌陷和裂纹、施工便利、节约成本以及提高路堤的地震抗力等方面发挥着重要作用。
路基土工格栅的作用主要包括以下几个方面:
1. 增大路基承载力和延长使用寿命:土工格栅在路基中的应用可以增强土体的抗剪强度和稳定性,提高路基的承载能力,从而延长路基的使用寿命。
2. 防止路面塌陷和裂纹的产生:土工格栅的应用可以防止路面的塌陷和裂纹,保持路面的美观整洁,提高路面的稳定性和耐久性。
3. 施工方便、省时、省力、缩短工期、减少维修费用:土工格栅的使用可以简化施工过程,节省施工时间和人力资源,缩短工期,同时减少后期维修费用。
4. 减少垫层厚度、节约造价:土工格栅的应用可以减少垫层的厚度,降低工程造价,实现经济效益。
5. 提高路堤的地震刚度、强度和稳定性:土工格栅的应用可以有效隔离地震力传递,增强路堤的地震刚度、强度和稳定性,提高路堤的抗震能力。
土工格栅在沥青路面的作用
土工格栅在沥青混凝土路面中的应用可以提升路面的支撑能力、延缓裂缝的出现,同时还能降低沥青层的厚度,达到提高路面性能、延长使用寿命和节约成本的目的。
土工格栅在沥青混凝土路面中的应用有以下几个作用:
提升高温抗车辙能力:土工格栅的应用可以提升沥青混凝土路面的支撑能力,增强路面的承载能力,从而改善路面的高温稳定性,减少车辙的产生,提高行车的舒适性和交通安全性。
延缓裂缝的出现:土工格栅具有较大的抗拉强度,将其加入沥青混凝土结构层中可以改善路面材料的强度和性能。通过铺设土工格栅,可以增大裂缝的扩展角度,延缓裂缝的出现,提高路面的耐久性和使用寿命。
减少沥青层厚度:土工格栅的应用改变了路面结构的应力分布,降低了沥青混凝土混合料的拉应力,从而提升了路面的抗疲劳性能,延缓裂缝的产生。通过采用土工格栅,可以降低沥青层的厚度,减少沥青混合料的使用量,具有节约成本和资源的作用。
土工格栅在市政工程的作用
土工格栅在市政工程中发挥着加固土体、平衡土压力、减少沉降差、防止裂缝扩散等作用,能够提高工程的稳定性和耐久性,主要分为以下几个方面:
软土路基搭接处理:在软土路基处理中,土工格栅被埋设在搭接位置的回填土中,通过平衡土压力来提高土体的抗剪强度,防止产生不均匀沉降。
老路路基加宽搭接:在老路路基加宽过程中,土工格栅被用作加筋路基的材料,同时在新老路基搭接处铺设土工格栅,以改善土体的强度和变形特性,使新老路基受力均匀,减少不均匀沉降的产生。
桥头台后回填处理:为解决桥头跳车问题,土工格栅被加入到混凝土刚性桥台台背回填过程中,利用土工格栅的抗拔作用和拉应力改变土体的受力状态,减少路基顶面的沉降和沉降差,从而减少桥头错台的发生。
路面结构加铺:在道路改造中,通过在新建面层和老路基层之间或罩面层底部铺设玻璃纤维格栅,利用格栅的张拉作用、摩擦作用和桥联作用,减少下部裂缝应力集中程度,延长改建道路的使用寿命。