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土工膜应力松弛与蠕变是一个问题的两个方面
作者:宏祥新材料  时间:2019-08-13 19:21:46     分享:
土工织物加固机理

土工织物加固机理不十分清楚,计算方法不成熟,理论研究明显滞后于工程实践。现代岩土加固技术是近30年来发展起来的一项新的岩土技术。加筋土挡墙结构是一种主要的应用形式,在国内外得到了广泛的应用。然而,在此之前,研究和应用更多的是关注设计规范和程序的建立和完善,更多的是关注传统静态问题在理论计算中的应用。然而,随着高速公路和铁路建设的不断加快和加筋土挡墙结构应用领域的不断拓宽,加筋土挡墙结构动力分析研究已成为一个不可避免的重要课题。

本文在综合分析国内外土工合成材料应用及研究现状的基础上,对土工织物增强结构的应用进行了研究。首先,本文综述了加筋土的发展历史,介绍了土工布加固材料和增强土壤的特点,总结了失败的土工布加固挡土墙形式,分析了加筋土的设计理论和计算方法,并指出了各自的特点和存在的问题。介绍了土工合成材料的种类、功能及其在国内外的应用。准粘结力理论可以从宏观上理解加筋土的加固效果,摩擦补强理论可以从微观上解释土工布的加固效果。总结了加筋土挡墙的破坏形式和稳定性要求,介绍了加筋土挡墙的本构模型,研究了加筋土挡墙的设计计算方法。

最后,根据加筋挡土墙的实际结构,建立土工织物有限元计算模型,将加筋挡土墙整体分为土单元、加筋单元和接触面单元。采用FLAC3D软件对土工织物加固的加筋土挡墙结构进行了分析计算。采用有限元程序对土工布的稳定性进行了分析。

土工膜应力松弛与蠕变
 
土工膜应力松弛

蠕变是在应力保持不变的情况下,材料的变形随时间的增加而增加的特性。松弛是变形物体的应变不变时应力消失的现象。它是由于储存在变形物体中的弹性能以转化为热能的形式逐渐消失而引起的。虽然从物理的角度来看,蠕变过程引起应力松弛过程,应力松弛过程引起蠕变过程,但它们通常被认为是两个独立的过程。根据物理流变学,蠕变和弛豫是材料长期力学性能的两个理想化的力学概念,它们本质上受相同的物理力学机制控制。恒定应力下,例如,蠕变和顶端的宏观应变条件下应力松弛:蠕变过程的区别是与外部力量的能源消费,只是由于材料结构削弱内部压力降低,减弱过程能源消耗为代价的内部摩擦的初始积累材料的变形能力。

应力松弛和蠕变是同一问题的两个方面。土工膜本质上是不同松弛时间的运动单元对外部应力响应的结果,是相对较慢的链段运动引起的分子间位置的调整。当初始变形加入到试样中时,它会产生瞬时的弹性变形,这是由于能够跟上力的单位(主要是键长和键角,也有一些小段)的运动引起的。此时,由于分子受到拉伸,分子内应力产生,聚合物处于不平衡状态。为了达到新的平衡,聚合物的运动单元必须向外力的方向运动,以减少或消除内应力。土工膜随着时间的推移,逐渐放松很长一段时间轴开始运动,热运动段后,逐步解决分子绑定节点,运动必然会导致变形,初始弹性变形恢复,但由于总变形保持不变,所以所需的压力逐渐降低,如果标本是一个线性聚合物,因为它能流生成的分子链之间的滑移变形,在保持总变形的同时,随着粘性流动的发展,弹性变形的比例越来越小,当总变形全部由塑性流动变形率决定时,分子链的构象完全是基于各向同性的

当平衡态与试样的变形相适应时,土工膜的弹性变形消失,应力衰减为零。由于交联聚合物不可能产生塑性流动变形,因此只能通过弹性变形来维持总变形。但在初始时刻,一般弹性变形对应力的贡献较大,然后随着高弹性变形的发展,一般弹性变形变量减小,应力逐渐衰减。然而,保持一定的弹性变形总是需要一定的应力,交联聚合物的应力不能减到零。
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