土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的试验研究

发布时间：2019-09-25 06:02

【摘要】：橡胶砂作为轻质耗能填料在土木工程中应用越来越广泛,土工格室加筋可提高橡胶砂的抗剪强度和整体稳定性。针对关于橡胶砂或加筋橡胶砂动力特性的认知缺乏的现状,通过大尺寸循环单剪试验研究了橡胶砂分别在有无土工格室加筋情况下在水平循环荷载作用下的滞回特性。获得了加筋和非加筋橡胶砂的滞回曲线、动剪模量曲线和阻尼比曲线,并应用Stokeo Darendeli模型对橡胶砂动力特性进行拟合,得到了加筋和非加筋橡胶砂的动力特性参数。基于对比分析,揭示了土工格室对橡胶砂动力特性影响的规律与机理。试验结果表明:(1)土工格室加筋能限制橡胶砂中剪切带的发展,使得橡胶砂在大应变下的滞回曲线反S形特征减弱、阻尼比增大;(2)由于网兜效应引起颗粒接触法向应力增大,土工格室加筋使橡胶砂动剪模量增大,且随着橡胶含量的增高而增大愈明显;(3)土工格室的加入降低了循环加载次数对橡胶砂动力特性的影响,并使得橡胶砂最大动剪模量随橡胶含量和竖向压力变化的速率减小。给出的土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的定量分析结果,可为后续研究和工程应用提供参考。
【图文】：

筋的动力效应研究更少。本文应用笔者自行研制的大型循环单剪试验装置，对有无土工格室加筋的大尺寸橡胶砂试样在水平循环荷载作用下的受力变形特性进行试验研究，以探索土工格室加筋对橡胶砂动力特性的影响规律。1试验材料和设备试验橡胶砂为由废旧轮胎橡胶颗粒与天然河砂混合得到的混合料。废旧橡胶颗粒由专业分解废旧橡胶的厂家生产，颗粒粒径在0.5～5mm之间，平均粒径1.5mm，不均匀系数1.43，颗粒比重1.21。混合物所用砂为普通建筑河砂（过4.75mm筛，去除大颗粒以保证试样的均匀性）。混合前后的橡胶颗粒和砂如图1所示。两种材料的颗粒特征如表1所示，级配曲线如图2所示。加筋用土工格室为高强焊接型HDPE格室，，格室片抗拉强度≥18MPa，焊点强度≥100N/cm，格室高度200mm，焊点间距400mm，格室片厚度1mm。图1试验用橡胶颗粒、砂颗粒和混合后的橡胶砂Fig.1Photosofrubberparticles,sandparticlesandrubbersand.mixtures表1试验材料物理特性Table1Physicalpropertiesoftestmaterials试验材料比重Gs粒径范围/mm平均粒径D50不均匀系数Cu废橡胶颗粒1.210.5～51.51.43天然河砂2.590.05～4.750.291.31图2橡胶和砂的颗粒级配曲线Fig.2Gradingcurvesofrubberparticlesandsand循环单剪试验能重现强震时场地土的应力应变条件，并直接测定土的动剪模量和阻尼比，被公认为是土动力特性测试的理想方法之一。由于土工格室尺寸较大，常规循环单剪试验无法直接研究土工格室加筋对橡胶砂动力特性的影响。为此，笔者研制了一套大型循环单剪试验装置，试样尺寸达直径700mm、高度200mm。利用层叠的周向四点式支撑钢环+内衬橡胶膜作为剪切箱，为试样提供侧向约束。利用水平线性导轨支承剪切底板。固结顶板受竖向立柱上

循环单剪试验装置，对有无土工格室加筋的大尺寸橡胶砂试样在水平循环荷载作用下的受力变形特性进行试验研究，以探索土工格室加筋对橡胶砂动力特性的影响规律。1试验材料和设备试验橡胶砂为由废旧轮胎橡胶颗粒与天然河砂混合得到的混合料。废旧橡胶颗粒由专业分解废旧橡胶的厂家生产，颗粒粒径在0.5～5mm之间，平均粒径1.5mm，不均匀系数1.43，颗粒比重1.21。混合物所用砂为普通建筑河砂（过4.75mm筛，去除大颗粒以保证试样的均匀性）。混合前后的橡胶颗粒和砂如图1所示。两种材料的颗粒特征如表1所示，级配曲线如图2所示。加筋用土工格室为高强焊接型HDPE格室，格室片抗拉强度≥18MPa，焊点强度≥100N/cm，格室高度200mm，焊点间距400mm，格室片厚度1mm。图1试验用橡胶颗粒、砂颗粒和混合后的橡胶砂Fig.1Photosofrubberparticles,sandparticlesandrubbersand.mixtures表1试验材料物理特性Table1Physicalpropertiesoftestmaterials试验材料比重Gs粒径范围/mm平均粒径D50不均匀系数Cu废橡胶颗粒1.210.5～51.51.43天然河砂2.590.05～4.750.291.31图2橡胶和砂的颗粒级配曲线Fig.2Gradingcurvesofrubberparticlesandsand循环单剪试验能重现强震时场地土的应力应变条件，并直接测定土的动剪模量和阻尼比，被公认为是土动力特性测试的理想方法之一。由于土工格室尺寸较大，常规循环单剪试验无法直接研究土工格室加筋对橡胶砂动力特性的影响。为此，笔者研制了一套大型循环单剪试验装置，试样尺寸达直径700mm、高度200mm。利用层叠的周向四点式支撑钢环+内衬橡胶膜作为剪切箱，为试样提供侧向约束。利用水平线性导轨支承剪切底板。固结顶板受竖向立柱上的线性导轨限制，可在试样水平剪切过程中发生均匀的上
【作者单位】： 湖南工业大学土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51108177)
【分类号】：TU472

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本文编号：2541282