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土工格栅之所以具有卓越功效而受到工程界的关注，还应从其基本原理说起。国外文献中在描述其原理时称其为“一种蜂窝状三维限制系统，可以在很大范围内显着提高普通填充材料在承载和虫蚀控制应用中的性能。”它的关键原理就是三维限制。大家都知道，当汽车行驶在沙漠上时，就会压出两道深深的辙印，被压部分深深下陷，车辙两侧会高高隆起。后面的车辆如果继续沿着车辙前进，沉陷部分会进一步下沉、隆起部分会进一步隆起，直到隆起部分蹭到了车底盘、沉陷的车辙埋没了大半个轮子，进而无法前进。之所以如此，就是因为当外荷作用于地基表面时，依据普朗特尔理论和泰勒理论可知：在集中荷载的作用下，主动区1受压下沉，并将力向两侧分解传递给过渡区2。
过度区2又传给被动区3，被动区就会毫无限制地发生形变而隆起。土工合成材料不仅在道路工程领域，而且在水利、铁道、岩土等工程领域都到了广泛应用。我国土工合成材料行业政策情况如何？业内专家称，随着公路事业的发展，越来越多的新兴材料被广泛的应用到公路工程中，并发挥着关键作用。小编了解到，其中土工格栅的使用，在防止公路的不均匀沉降，提高公路的承载力，防止路基断裂和反射裂体，延长公路的使用寿命，保证公路的施工质量等方面起到了重要的作用，发挥了其独有的优势。塑料土工格栅补强路基时，使粒状填料与网格互相锁合在一起，形成稳定的平面，防止填料下陷，可承受一定冲击载荷；并可将垂直载苛分散，防止路面裂纹；可减少路面材料用量；



在长期荷载的作用下,发生疲劳开裂。玻璃纤维土工格栅在沥青罩面层中,能够将上述的压应力与拉应力分散,在两块受力区域之间形成缓冲带,在这里应力逐步变化而不是突变,减少了应力突变对沥青罩面层的破坏。
同时玻璃纤维土工格栅的低延伸率减小了路面的弯沉量,保证了路面不会发生过渡变形。由于高温下沥青混凝土具有流变性,在受到荷载时,面层中没有任何可以约束沥青混凝土中集料运动的机制,造成沥青面层的推移,这就是形成车辙的主要原因。在沥青罩面层中使用玻璃纤维土工格栅,其在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料贯穿于格栅间,形成复合力学嵌锁体系,限制集料运动,增加了沥青罩面层中的横向约束力,沥青面层中各部分彼此牵制,防止了沥青面层的推移,从而起到抵抗车辙的作用。通过在宁夏石中高速公路姚叶段(银川段)进行试验,认为在半刚性基层顶面设置预切缝防止反射裂缝效果明显。同时,在预切缝上铺设玻璃纤维土工格栅来改变车辆荷载和温度作用下的受力状态,减少接缝处应力集中,增加路面的整体刚度,提高沥青面层的抗高温能力[4]。
冬季气温低,严寒地区的沥青混凝土遇冷收缩,产生拉应力。当拉应力超过沥青混凝土拉伸强度时,产生裂纹,在裂纹集中的地方产生裂缝,形成病害。玻璃纤维土工格栅在沥青罩面层中的应用,使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高,可以抵抗较大的拉应力而不致发生破坏。另外,即使因为局部区域产生裂纹,使裂纹发生处的应力过于集中,但经玻璃纤维土工格栅的传递而逐渐消失,裂纹不再会发展成裂缝[5]。将土工格栅用于道路的不同部位时,可以使道路具有更好的性能或更长的使用期,或两者兼有,主要功能包括玻璃纤维土工格栅用于路堤内部加筋和侧向加筋。该方面的进展是在路基施工过程中加入连续纤维,已有人进行过这方面的室内和现场试验。迄今,成功是将分散的纤维(典型的有聚丙烯)应用于碎石路基中。




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