CN109706812B - 一种土工合成材料加筋土结构施工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土工合成材料加筋土结构施工方法及装置，该装置水平方向设置，前端设有混凝土面板(1)，中部设有夹具，后端设有预应力张拉仪，所述混凝土面板(1)和夹具配合分别固定土工合成材料(3)的前后端，所述预应力张拉仪与夹具可拆卸连接，通过移动夹具对土工合成材料(3)进行张拉变形。与现有技术相比，本发明可以在不改变土工合成材料强度、加筋间距以及填土强度的条件下增加加筋土体的模量，使加筋土结构的造价更经济。

Description

一种土工合成材料加筋土结构施工方法及装置

技术领域

本发明涉及一种属于岩土工程技术领域，具体涉及一种土工合成材料加筋土结构施工方法及装置。

背景技术

在现行的桥梁结构设计中，多采用刚性混凝土基础来支撑桥梁荷载和交通荷载，以达到控制桥梁变形的目的。但路基在自重和交通荷载的作用下沉降远大于桥梁的沉降，这就造成了桥头跳车现象的产生，尤其是在软土地区，这种现象越发明显。为避免这种现象的产生，就必须消除桥梁与路基之间的差异沉降。

经过实践证明，用加筋土结构来替换混凝土桥墩可有效消除差异沉降。为将这一技术更好的运用到桥梁建设中，必须增加加筋土的模量以达到桥梁设计规范中对变形的要求。目前在加筋土结构施工过程中，通常采用填筑一定厚度的土体并压实，铺设一层土工合成材料的方式，如此往复以完成加筋土结构的建造。这就要求必须要允许加筋土结构产生一定的变形，筋材才能产生轴力，通过筋-土界面相互作用以达到控制土体进一步变形的目的。目前多采用更高强度的土工合成材料、更小的加筋间距以及更高强度的填土来增加加筋土的模量。如果能在加筋土结构修建完成之前让筋材提前产生轴力，就可减少让筋材发挥作用的这一部分加筋土结构的变形，也就能增加加筋土的模量，降低加筋土的变形。目前还没有采用对土工合成材料施加预应力的方式来增加加筋土模量的施工工艺。

专利CN108645712A公开了一种基于土体介质的土工合成材料拉伸试验装置，属于土工合成材料测试技术领域，包括两层以上的主机架平台，与主机架平台相连接的控制台和数据采集器，主机架平台包括安装框架、设置于安装框架上的用于盛放填料和安装试件的土样盒、位于土样盒四边的十字形水平拉伸装置及轴向荷载加载装置；控制台用于设定实验参数，数据采集器用于采集试验过程中的数据信息。该装置结构复杂，且不适合在施工现场进行实地操作。

专利CN202710405U公开了一种土工合成材料试验夹具，包括刚性框架，在刚性框架内设有楔形块，楔形块与刚性框架之间采用榫卯滑槽连接；侧固定块与楔形块相配合，在侧固定块两侧还设有上固定块和下固定块，在上固定块的孔洞及下固定块的孔洞内均设有弹簧，楔形块与试件接触的表面有防滑条纹。该夹具可解决土工合成材料在测试过程中容易在夹具处容易发生断裂的问题，但无法解决土工合成材料在拉伸之后如何保持拉伸后的状态。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种土工合成材料加筋土结构施工方法及装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种土工合成材料加筋土结构施工方法，将土工合成材料前端与混凝土面板连接固定，在土工合成材料末端采用预应力张拉仪对土工合成材料进行张拉并将其固定。

进一步地，该方法具体包括以下步骤：

(a)铺设土工合成材料，将土工合成材料前端卡入混凝土面板中；

(b)利用夹具固定土工合成材料末端，通过连接件将夹具与预应力张拉仪连接；

(c)在预应力张拉仪中输入土工合成材料长度以及所需的张拉应变，按照一定张拉速率对土工合成材料进行张拉，产生一定变形后，停止张拉，在土工合成材料的末端设置固定组件以保持土工合成材料产生的预应力；

(d)解除预应力张拉仪与夹具的连接，重复上述步骤进行下一层土工合成材料的铺设与张拉。

进一步地，张拉应变控制在1％～2％之间。

进一步地，所述土工合成材料张拉速率为15～25mm/min。

进一步地，该装置包括用于与土工合成材料连接的夹具以及与夹具连接的预应力张拉仪，所述夹具包括上夹具和下夹具，所述上夹具下部设有曲面凹槽，所述下夹具上部设有曲面凸起，曲面凹槽和曲面凸起之间设有空隙，两者相互配合，固定土工合成材料的末端。

进一步地，所述曲面凹槽和曲面凸起设有错位相间的摩擦凸起。

进一步地，所述预应力张拉仪为滚轴螺杆发动机，通过固定座固定，所述滚轴螺杆发动机连接计算机控制系统，滚轴螺杆发动机通过第二连接构件与所述夹具连接，所述夹具上设有第二构件连接孔，第二连接构件与第二构件连接孔连接。

进一步地，该装置还包括固定组件，包括连接于土工合成材料的末端两侧的第一连接构件和拼接式的钢管，所述第一连接构件上设有第一构件连接孔，所述钢管插入第一构件连接孔中，采用拼接式的钢管，可针对不同高度的加筋土结构，可对钢管进行多段拼接，以方便施工。

进一步地，所述第一连接构件的宽度比钢管的直径大10mm～20mm。

进一步地，所述土工合成材料一端通过混凝土面板固定，所述混凝土面板设有混凝土立柱。

本发明在土工合成材料的前端采用与混凝土面板机械连接的方式将其进行固定，在土工合成材料的末端采用滚轴螺杆发动机及夹具对土工合成材料进行张拉并进行固定。其中滚轴螺杆发动机通过刚性连接杆与夹具进行连接。本发明通过对土工合成材料施加预应力以增加加筋土体的模量，达到减小加筋土结构变形的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、对土工合成材料施加预应力，可以在不改变土工合成材料强度、加筋间距以及填土强度的条件下增加加筋土体的模量；

2、不采用更高强度的土工合成材料、更小的加筋间距以及更高强度的填土，使加筋土结构的造价更经济。

附图说明

图1为本发明一种土工合成材料加筋土结构预应力张拉装置的结构示意图；

图2为本发明张拉完成后部分结构的俯视图。

图中：1-混凝土面板；2-混凝土立柱；3-土工合成材料；4-钢管；5-上夹具；6-下夹具；7-铆钉；8-第一构件连接孔；9-曲面凹槽；10-曲面凸起；11-摩擦凸起；12-滚轴螺杆发动机；13-螺帽；14-第二连接构件；15-固定座；16-第二构件连接孔；17-第一连接构件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种土工合成材料加筋土结构施工方法，该方法包括以下步骤：

(a)铺设土工合成材料3，将土工合成材料3前端卡入混凝土面板1中；

(b)利用夹具固定土工合成材料3末端，通过第二连接构件14将夹具与预应力张拉仪连接；

(c)在预应力张拉仪中输入土工合成材料长度以及所需的张拉应变，按照一定的张拉速率对土工合成材料3进行张拉；

(d)土工合成材料3产生一定的变形后，停止张拉；

(e)在已发生张拉形变的土工合成材料3的末端两侧各埋设钢管4，并在钢管4上设置第一连接构件17；

(f)将第一连接构件17插入夹具上设有的第一构件连接孔8，将其固定，以保持土工合成材料3产生的预应力；

(g)解除预应力张拉仪与夹具的连接，按照步骤(a)至(f)的顺序进行下一层土工合成材料3的铺设与张拉。

其中，步骤(c)中的张拉应变在1％～2％之间，土工合成材料张拉速率为15mm～20mm/min。

张拉时采用的装置，水平方向，前端设有混凝土面板1，中部设有夹具，后端设有预应力张拉仪，混凝土面板1为多个套装，顶部设有混凝土立柱2，和夹具配合分别固定土工合成材料3的前后端，预应力张拉仪与夹具可拆卸连接，通过移动夹具对土工合成材料3进行张拉变形。夹具包括上夹具5和下夹具6，两者通过铆钉7进行连接，上夹具5下部设有曲面凹槽9，下夹具6上部设有曲面凸起10，曲面凹槽9和曲面凸起10之间存在空隙，并设有错位相间的摩擦凸起11，固定土工合成材料3的末端。

夹具平行于土工合成材料3的侧边对称埋设拼接式钢管4，钢管4上设有第一连接构件17，截面形状为长方形，夹具对应侧边上设有可容第一连接构件17插入的第一构件连接孔8，三者配合连接用于固定土工合成材料3，其中第一连接构件17的截面宽度比钢管4的直径大10mm～20mm。

预应力张拉仪包括底部为楔形的固定座15、设置在固定座15上的滚轴螺杆发动机12以及与滚轴螺杆发动机12连接的电脑控制系统，滚轴螺杆发动机12的螺杆上设有螺帽13，螺帽13连接截面形状为三角形的第二连接构件14，夹具侧边设有第二构件连接孔16，第二连接构件14与第二构件连接孔16相互配合可拆卸连接。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种土工合成材料加筋土结构施工装置，其特征在于，包括混凝土面板（1）、夹具、预应力张拉仪以及固定组件，所述混凝土面板（1）和所述夹具配合分别固定土工合成材料（3）的前后端；

所述夹具包括上夹具（5）和下夹具（6），所述上夹具（5）下部设有曲面凹槽（9），所述下夹具（6）上部设有曲面凸起（10），所述曲面凹槽（9）和曲面凸起（10）之间存在空隙，用于固定所述土工合成材料（3）的末端；

所述固定组件包括拼接式钢管（4）及第一连接构件（17），所述夹具平行于所述土工合成材料（3）的侧边对称埋设拼接式钢管（4），所述拼接式钢管（4）上设置第一连接构件（17），所述夹具对应侧边上设有可容所述第一连接构件（17）插入的第一构件连接孔（8），三者配合用于连接固定所述土工合成材料（3）；

所述预应力张拉仪包括固定座（15）、设置在所述固定座（15）上的滚轴螺杆发动机（12）以及与所述滚轴螺杆发动机（12）连接的电脑控制系统，所述滚轴螺杆发动机（12）的螺杆上设有螺帽（13），所述螺帽（13）连接第二连接构件（14），所述夹具侧边设有第二构件连接孔（16），所述第二连接构件（14）与所述第二构件连接孔（16）相互配合可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土结构施工装置，其特征在于，所述曲面凹槽（9）和曲面凸起（10）设有错位相间的摩擦凸起（11）。

3.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土结构施工装置，其特征在于，所述第一连接构件（17）的宽度比所述拼接式钢管（4）的直径大10mm~20mm。

4.根据权利要求1所述的一种土工合成材料加筋土结构施工装置，其特征在于，所述混凝土面板（1）顶部设有混凝土立柱（2）。

5.采用如权利要求1-4任意一项所述的一种土工合成材料加筋土结构施工装置的施工方法，其特征在于，将土工合成材料前端与混凝土面板连接固定，在土工合成材料末端采用预应力张拉仪对土工合成材料进行张拉并将其固定；

该方法具体包括以下步骤：

（a）铺设土工合成材料（3），将土工合成材料（3）前端卡入混凝土面板（1）中；

（b）利用夹具固定土工合成材料（3）末端，通过第二连接构件（14）将夹具与预应力张拉仪连接；

（c）在预应力张拉仪中输入土工合成材料长度以及所需的张拉应变，按照一定张拉速率对土工合成材料（3）进行张拉，产生一定变形后，停止张拉，在土工合成材料（3）的末端设置固定组件以保持土工合成材料（3）产生的预应力；

（d）解除预应力张拉仪与夹具的连接，重复上述步骤进行下一层土工合成材料（3）的铺设与张拉。

6.根据权利要求5所述的一种土工合成材料加筋土结构施工装置的施工方法，其特征在于，张拉应变控制在1%~2%之间。

7.根据权利要求5所述的一种土工合成材料加筋土结构施工装置的施工方法，其特征在于，所述土工合成材料张拉速率为15~25mm/min。

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