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了解加筋土技术

了解加筋土技术

Understanding Reinforced Soil Technology

 

加筋土的发展历程

    加筋土的应用具有悠久的历史。公元前3000年以前,人类就开始利用加筋土技术修筑道路。我国是加筋土的故乡,自古以来,筑土墙加草筋、用柴排处理软弱地基、用土袋或树枝压条加固堤岸等,都是对加筋土技术的实践。战国中期成都都江堰工程中使用的“竹笼”,就是纤维材料与土石材料合成应用,并沿用了两千多年。

 

敦煌附近的长城城墙

意大利罗马Londinium港码头

中国汉代长城城墙

中国明代长城城墙

     现代加筋土理论是由法国工程师Henri Viadal于20世纪60年代初提出的,并于1963年首先公布了其研究成果,1965年法国在比利牛斯山的Prageres修建了世界上第一座加筋土挡墙。由于加筋土技术在法国的成功应用,引起了世界各国工程界、学术界的重视,其发展速度相当快,应用范围也日益广泛。1979年德国《地下建设》杂志将加筋土誉为“继钢筋混凝土之后又一造福人类的复合材料”。


古代加筋土(中国古代长城城墙)


     随后加筋土技术在日本、美国、加拿大及欧洲各国得到大量的推广应用。理论技术日趋成熟,加筋土的原理中应用领域也由公路挡墙的发展应用到桥台、护岸、堤坎、建筑基础、铁路路堤、码头、防洪堤、水库、尾矿坝、储仓及库用设计等多个领域。  

    20世纪70年代后期现代加筋土技术引入我国后,1979年云南省煤炭设计院在云南田坝矿区建成我国第一座加筋土挡墙储煤仓。因其结构简单、施工容易、造价节省、对地基承载力要求低、外形美观等特点,引起了我国土木建筑行业技术人员的兴趣。   

    1992年,重庆永固建筑科技发展有限公司开发“钢塑复合拉筋带”,成为我国钢塑复合加筋材料的开拓者。1996年永固公司配合发行的《加筋土挡墙工程图集》成为我国第一本指导加筋土设计的实践性规范。   

    时至今日,永固公司在我国各省、市、自治区参与修建的加筋土工程已逾千项。随着加筋土理论日益完善,加筋土技术已受到广大岩土工作者的青睐,我国的加筋土事业也逐渐蓬勃发展。   

    世界上高速公路最高大的加筋挡墙工程、最高城市道路加筋土挡墙、中国首座铁路加筋土挡墙、中国最高大的机场挡墙工程……都留下了永固的足迹。

加筋土的原理
  加筋土是在土中加入加筋材料(或称筋带)的一种复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的抗剪强度,增加土体工程的稳定性。在素填土中沿应变方向埋置具有挠性的加筋材料,土与加筋材料产生摩擦,使加筋土犹如具有某种程度的粘聚性,从而改良了土的力学特性。

  摩擦加筋原理将加筋土视为组合材料,认为加筋土是复合体结构(或称锚定式结构)。填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板,通过墙面板的筋材连接件将此土压力传递给筋材,而筋材又被土压住,于是填土与筋材之间的摩擦力阻止筋材被拔出。因此,筋材只要材料有足够的强度,并与土产生足够的摩阻力,则加筋的土体就可保持稳定。

  摩尔-库仑理论(准粘聚力理论)将加筋土视为均质各向异性材料,认为加筋土是复合材料结构,加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料,通常采用的筋材,其弹性模量远大于填土,筋材与填土共同作用,包括填土的抗剪力、填土与筋材的摩擦阻力及筋材的抗拉力,使得加筋土的强度明显提高。


表面摩擦作用

网孔锁嵌作用

摩擦加筋原理   加筋土的基本应力状态

加筋土结构的构成

    加筋土结构主要由三部分组成:加筋材料、墙面系统和加筋区域内的填土,其中加筋材料是加筋土的生命线。加筋材料的强度、布置宽度、竖向间距、网孔尺寸等直接影响到加筋效果。

加筋填料

    用于加筋土的填料须具有的特点:易于填筑与压实、与筋材之间有可靠的摩阻力、不应对筋材有腐蚀性、浸水地区要求回填料水稳定性好。加筋挡墙填料选择的要求有:

  1、通常选择有一定级配渗水的砂类土、砾石类土。

  2、采用粘性土和其他土作填料时,必须有相应的防水、压实等工程措施。

  3、填料中不应含有大量的有机物。

  4、泥炭、淤泥、冻结土、盐渍土、垃圾、白垩土、中强膨胀土及硅藻土禁止使用。

加筋材料

  加筋材料的作用:承受垂直荷载和水平荷载,并与填料产生摩擦力。 

加筋材料必须具有以下特性:   

    l、具有较高的抗拉强度,延伸率小,蠕变小,不易产生脆性破坏;   

    2、与填料之间具有足够的摩擦力;   

    3、耐腐蚀和耐久性能好;   

    4、具有一定的柔性,加工容易以及与墙面连接简单;   

    5、使用寿命长,施工简单。 

墙面系统  

    墙面的作用:防止筋材间填土从侧向挤出,保证筋材、填料、墙面构成有一定形状的整体。

    墙面的类型:钢筋混凝土墙面、素混凝土墙面、金属墙面、绿色生态墙面等。

    墙面的要求:要求墙面系统与加筋材料之间的连接坚固可靠。

    永固为客户提供适用于永固加筋材料的墙面系统和相关配套服务。
 

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