具有大高宽比肋的多轴格栅或网状结构制造技术

一种多轴土工格栅，具有沿其结构平面内至少两个不同轴线设置的一系列相互连接的股或肋。这些股或肋的高宽比大于１．０，其中高宽比定义为厚度与宽度的比值，厚度是该结构平面的法向。为了形成大高宽比的肋，可以采用任何公知的各种生产土工格栅的方法，通过改变过程参数来生产土工格栅。加强的土木工程结构以及其生产方法，是通过在土壤中嵌入一个或多个具有大高宽比肋的水平土工格栅层来形成的。在经受车辆交通时，该加强结构显示出改善的车辙性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及在土木工程和建筑工程领域中用于机械稳定或保持的聚合物格 栅及结合的复合网状结构。更具体而言，本专利技术涉及具有大高宽比加强肋的聚合物格栅和 复合网状结构，尤其是整体土工格栅。这些格栅或网状结构具有沿该结构平面内至少两个 不同轴线设置的股或肋。
技术介绍
用于解释土工合成材料加强效果的机理仍然有待发展，该土工合成材料包括设 置在颗粒材料比如土壤或石头上的多轴土工格栅，例如当使用加强结构来抵抗车辆交通 的车辙效果时。已有研究表明，例如在《铺路工程国际期刊》(International Journal of PavementEngineering, i First article 2007,1-11)第一篇文章 2007,1-11 中 Kwon 等 人的题为“集料基础剩余应力影响格栅加强柔性路面反应”(Aggregate Base Residual Stresses Affecting Grid Reinforced FlexiblePavement Response)的文章中所报告的， 不可能基于土工格栅和颗粒材料各自的个性来描述加强效果。因此有必要引入复合基体或 刚性限制层的概念，该复合基体或刚性限制层由土工格栅和被土工格栅限制和约束的颗粒 材料构成。当颗粒材料土木工程结构由适当设计的具有高接合点强度和结构完整性的土工 合成材料加强时，例如由整体土工格栅加强时，所得到的复合基体与未加强结构相比能够 耐受增大的负荷和/或减少的变形。能够解释这种复合基体加强效果的一些因素包括(1)由于土工格栅的限制使颗 粒材料减少滑动和滚动而增加了可承受载荷；(2)由于颗粒材料和土工格栅之间的摩擦力 造成颗粒材料的剪切抵抗性增加；(3)由于具有坚固接合点的刚性土工格栅的约束作用而 增加了防止大量颗粒材料横向膨出的抵抗性；及(4)通过形成在颗粒材料和刚性土工格栅 之间的坚固机械接合增加了变形抵抗性。该机械接合或者互锁作用据信是取决于土工格栅 孔与颗粒材料相比的相对尺寸。孔稳定性模量(ASM)，即平面内土工格栅刚性的相对度量标准，是这样一种特 性，它已经被确认为用来对与车辆交通的轮载荷的车辙抵抗性相关的加强效果进行量 化。采用由几种方法制备的土工格栅材料进行实际现场试验，来比较使用多轴土工格栅 作为基层加强物的柔性路面的交通性能，即通过对平片材冲孔和拉伸形成的整体土工格 栅，通过挤出和拉伸格栅形成的整体土工格栅，以及通过缝编织物形成的土工格栅。参见 (Webster, Steve L.；轻型飞机用柔性路面的多轴土工格栅加强基层试验段构造，交通时 的性能，实验室试验，以及设计标准；报告D0T/FAA/RD-92 ； 1992年12月)(Multi-axial geogridReinforced Base Courses for Flexible Pavements for Light Aircraft Test Section Construction, Behavior under Traffic, Laboratory Tests, and Design Criteria)。结果表明，浙青路面试验段对重型轮载荷车辙的相对抵抗性与用于孔稳定性模 量的提议试验很相关。孔稳定性模量试验是这样进行的，即将多轴土工格栅样品夹持在夹具中以稳定 该土工格栅，然后将小夹子附连在接合点周围区域内的肋上。该接合点夹子附连到滑轮和 配重组成的系统，以便可以对该接合点施加已知扭矩。用来使接合点周围区域转动指定度 数所需的扭矩量被定义为孔稳定性模量。如果仅在单个接合点进行，那么孔稳定性模量试验能够很容易将具有整体形成接 合点的整体土工格栅的刚性相对大的接合点与当仅结合在一起时接合点刚性小得多的土 工格栅区分开。孔稳定性模量还提供了土工格栅刚性的相对指标。例如，通过缝编聚合物 丝构造的土工格栅比通过对聚合物片冲孔且随后定向而形成的整体土工格栅更加柔性。由于已经在孔稳定性模量和土工格栅性能之间建立了相关性，因此近来新型土工 格栅结构的设计工作有时致力于使孔稳定性模量最大化。特别地，由本专利技术的受让人所拥 有的美国专利US7001112(以下称为‘112专利)教导了 通过采用具有三角形孔的六肋结 构，与具有以克每平方米表示的相似重量的传统双轴土工格栅相比，孔稳定性模量比提高 了大约65%。通过引用把‘112专利的主题专门并入本说明书，就如同是在本文全部提出 ‘112专利一样。在保证格栅结构拥有刚性连接接合点或节点之后，一种提高孔稳定性模量的手段 是提高土工格栅平面内肋的弯曲刚度。肋对平面内剪切力矩或弯曲力矩的抵抗性越高，那 么肋对孔的表观“刚度”贡献就越大，表观“刚度”是通过用于确定孔稳定性模量的技术来 度量的。给定量肋材的最佳平面内剪切和弯曲抵抗性可以通过选择小高宽比肋形获得，其 中，高宽比(AR)定义为肋横截面厚度或高度与肋横截面宽度之比的最典型值。为使剪切和 弯曲抵抗性最大化，小高宽比(典型地是AR小于1)肋因此曾是使孔稳定性模量最大化的 优选肋形。事实上，为了获得高孔稳定性模量，‘112专利的教导采用了高宽比低至0. 38的 肋。在美国专利US5156495和US5419659中已经说明了小高宽比多轴土工格栅。在美 国专利US5156495中披露了土木工程结构，其中，双轴定向网状结构中定向股的AR基本小 于一。最后，在美国专利US5419659中，披露了采用双轴土工格栅构建土木工程结构的方 法，其中，定向股的厚度与宽度之比AR基本小于一。多轴土工格栅可以采用几种不同方法生产，一些方法已经使用了 25年以上。通 常，这种土工格栅由定向塑料材料制成的肋或股构成。多轴整体土工格栅通过挤出整体 浇铸的聚合物材料片制成，使聚合物材料片形成限定图案的孔或凹陷，之后对该聚合物材 料进行受控的双轴定向，以便使这些孔或凹陷形成孔洞或网眼开口。这种多轴土工格栅 和其它整体聚合物格栅结构的生产可以通过公知的技术来完成。如美国专利US4374798， US4590029, US4743486, US4756946和US7001112中所详细描述的那样，聚合物片材原料首 先被挤出，之后被冲孔以形成必要限定图案的孔或凹陷。在美国专利3252181,3317951， 3496965，4470942，4808358和5053264中，带有必要图案孔或凹陷的原料在聚合物挤出的 同时形成。多轴土工格栅的其它已知生产方法包括例如，缝编由例如聚酯丝制成的织物并 涂覆柔性涂层比如PVC涂层，或者通过编织或针织，或者甚至将定向塑料股点焊在一起。本专利技术预期适用于所有类型的多轴土工格栅，而不管土工格栅是用何种方法形成的。但是，优 选整体土工格栅。当前在土木工程结构中使用的多轴土工格栅的高宽比小于一。例如，通过冲孔和 定向塑料片材形成的整体土工格栅(带有整体接合点)的高宽比小于1，通常为0. 2到0. 9。 缝编织物土工格栅通常由通过缝合和/或涂覆方法结合起来的多个纱束构成；该多个纱束 并列布置，以便形成由两个或两个以上相邻纱构成的复合股。这些织物土工格栅的高宽比 通常约为0. 1至0. 6。通过对挤出网状结构定向而生产的格栅的高宽比通常约为0. 25至 0. 9。相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴格栅或网状结构，包括基本均匀的一系列大体平直定向的横向股或肋和多个大体平直定向的连接股或肋，所述横向股或肋通过接合点相互连接，从而以间隔开的行横向跨过所述格栅或网状结构延伸，所述连接股或肋把相邻行中的接合点相互连接，以在相邻的定向股或肋和接合点之间形成孔或开口，所述股或肋的高宽比大于１．０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AT沃尔什，
申请(专利权)人：坦萨技术有限公司，坦萨国际公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]