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      格賓網筋材的絞邊強度特性

      作者:石籠網廠家   發表時間:2019-05-27   訂購電話:15731818730 15003285991

        摘 要:為研究不同絞邊方式及不同網孔尺寸下格賓網的絞邊拉伸特性,參考歐洲標準 (ENl0223—3:1997),采用自行設計的絞邊試驗裝置,對網孔型號為60 mm×80 mm和80 mm×100 mm的A與B兩類絞邊方式的格賓網片進行絞邊拉伸試驗,分析比較各自的力學 特性,并討論絞邊拉伸破壞的典型破壞模式.研究結果表明:與B類絞邊方式相比,A類絞 邊方式的格賓網片絞邊拉伸強度較大;根據格賓網的破壞形態,絞邊拉伸破壞可分為3種典 型破壞模式,即絞邊鋼絲被拉出破壞、網絲的拉斷破壞以及絞邊鋼絲部分被拉出后網絲被拉 斷破壞;絞邊質量與絞合在端絲上的鋼絲纏繞圈數、緊密程度有關;網孔尺寸、鋼絲直徑及絞 邊質量均是影響格賓網的絞邊拉伸力學特性的重要因素.研究結果可為加筋格賓結構物的 設計、施工提供參考.

       

        關鍵詞:雙絞合六邊形鋼絲網;筋材;強度特性;拉伸試驗;絞邊質量;破壞模式

       

        Abstract:In order to study the tensile mechanical behaviors of selvages in gabion meshes with differ— ent mesh sizes and selvage ways,a selvage stretching device was designed according tO European Standard (ENl0223—3:1997).Selvage tensile tests were carried out on the gabion meshes of 60 mm×80 mm and 80 mm×100 mm with type—A and type—B selvage ways.The mechanical behaviors of gabion meshes were ana— lyzed,and the typical failure mode of the selvage tension was discussed.The test results showed that the selvage tensile strength of the gabion mesh with type-A selvage way was greater than that of type—B.Ac— cording to the damage mode of gabion mesh,selvage tensile failure was classified into three failure modes: pull—out failure of the wire wound on the edge wire,tensile failure of mesh wire and tensile failure of mesh wire after pulling out of some enwinding wires.It is also found that selvage quality was dependent on the winding turns and compact degree of the wire wound on the edge wire.Selvage tensile mechanical charac— teristics of the gabion mesh were significantly affected by the mesh size,wire size,and selvage quality. This study is expected to provide some useful references for the design and construction of reinforced gabion

      雙絞合六邊形鋼絲網

       

        格賓網擋土墻具有較強的抗壓和抗剪強度,但其 抗拉強度較小,在巖土體中鋪設抗拉材料,可有效改 善巖土體的抗拉特性,這就是“加筋”的概念,而起抗 拉作用的材料就是筋材.加筋土筋材以其優良的適 用性和顯著的經濟性得到了世界各國工程及學術界 的重視,現已廣泛應用于鐵路、公路、市政以及水利 等工程領域[1-6].加筋材料也從天然植物發展為高 模量的鋼條、鋼絲網以及各類土工合成材料等.加 筋土筋材的拉伸力學特性是工程設計中*基本的力 學指標,國內外的一些學者和單位針對加筋土筋材 的拉伸力學特性展開了大量研究,如:Perkins[7]對 各類土工合成材料進行了一系列的拉伸試驗研究, 得出了土工合成材料的拉伸應力一應變關系具有熱、 黏、彈塑性等特性;Parsons等口1認為土工合成材料 在拉伸過程中具有應變率相關性;李作攀等[93研究 了試樣的寬度與長度對拉伸斷裂強度的影響,認為 試樣尺寸改變會引起拉伸過程中頸縮率的變化,試 樣的長寬比越小,頸縮率越小,斷裂拉伸強度越高; 李俊偉等[1 o]對土工格室HDPE片材的拉伸力學特 性進行了試驗研究,試驗結果表明拉伸速率對其應 力一應變關系有著較大影響,并提出了一種描述較小 應變下的應力一應變數學模型;楊廣慶等[11]選取3 種不同類型的HDPE土工格柵,對其在不同拉伸速 率下的拉伸性能進行了研究;楊果林等[12]對在循環 荷載作用下的土工合成材料應力一應變特性進行了 研究,并推導了約束條件下的變形方程.此外,很多 學者對土工合成材料的蠕變特性[13叫5]也進行了研 究.以上主要是關于土工合成材料等方面的研究. 格賓網筋材作為一種新型的加筋材料,具有良好的 工程特性和價格優勢[1 6|.目前關于格賓網的研究 主要集中在拉伸特性[16-1引、拉拔特性[18_1釘方面,均 未涉及到格賓網的絞邊強度特性.歐洲標準 (ENl0223—3:1997)指出格賓網必須采用比網面鋼 絲直徑稍大的鋼絲作為邊端鋼絲進行絞邊,但歐洲 標準中并沒有對絞邊的具體制作要求和絞邊強度的 測試方法進行說明.格賓網在制作過程中是裁剪成 片的,在施工現場鋪設時需要將格賓網片拼接起來, 而格賓網片邊緣的鋼絲絞合纏繞在邊端鋼絲上,這 就使得網片末端與邊端鋼絲(即端絲)的連接位置成了整個格賓網的薄弱部位.可見,格賓網的絞邊強 度特性尚需進行系統性研究.為此,本文以湖南省安 化至邵陽高速公路加筋格賓路堤為背景,選取不同絞邊方式、不同網孔型號的格賓網片進行絞邊拉伸 試驗,研究格賓網的絞邊拉伸特性及破壞形式.研 究成果對于加筋格賓路堤工程的修建具有重要的指 導作用,也對加筋格賓結構的深入研究具有參考意。

       

        試驗裝置 絞邊強度是格賓網片絞合段的末端鋼絲纏繞在 端絲上的抗拔強度值(圖1所示為格賓網片的絞邊 示意圖).格賓網片的絞邊拉伸試驗裝置不同于格 賓網片的拉伸試驗裝置.格賓網片拉伸試驗是通過 螺栓將網片節點與夾具連接起來,而絞邊強度試驗 是為了測量網片的絞邊強度,應充分考慮網片絞邊 部分與夾具連接的特殊性.為此,參考歐洲標準 (ENl0223—3:1997)中格賓網制作要求,考慮到避免 格賓網拉伸過程中的頸縮現象(橫向變形),保證拉 伸過程中絞邊部位與拉伸方向垂直和試驗可操作 性,采用光滑扣環扣住絞邊部位的端絲進行絞邊拉 伸.并考慮到對格賓網不同網孔單元試件的可測試 性,合理布置夾具上孔槽,研制了專門的絞邊強度拉 伸裝置.該絞邊測試方法合理,具有簡便、可操作性 強的特點,在未來實際應用中具有可行性.(對應的 試驗裝置專利號:201420386094.6)

       

        試驗材料及試驗過程

       

        為了得到不同網孔單元尺寸和不同絞邊質量對 絞邊強度特性的影響,特選取了某公司生產的2種 不同絞邊質量的格賓網(雙絞合六邊形鋼絲網)片進 行絞邊試驗,其中,每種絞邊方式的鋼絲網又分2種 網孔型號,分別為60 mm×80 ram(對應網面鋼絲直 徑為2.0 mm,端絲直徑為2.7 mm)和80 mm×100 mm(對應網面鋼絲直徑為2.7 mm,端絲直徑為3.4 ram)的2種網孑L,共4種組合類型網片.為方便區 分,本文規定絞邊質量較好的為A類絞邊方式(如 圖3(a),由專業的翻邊機器將網面鋼絲纏繞在邊端 鋼絲上),絞邊質量較差的為B類絞邊方式(如圖)

       

        (b),采用手工絞邊,纏繞圈數為2圈).可以很明顯 地發現兩者的絞合段纏繞在端絲上的纏繞圈數有較 大差異,A類絞邊方式的纏繞圈數明顯多于

       

        鍍高爾凡格賓網為了保證試驗數據的可統計性,對上述每種組 合類型的網片均取6片進行平行試驗.網孔型號為 60 mm×80 mm的網片長度和寬度分別裁取4個單 元尺寸長度和10個單元尺寸寬度;網孔型號為80 mm×100 mm的網片長度和寬度分別裁取4個單 元尺寸長度和8個單元尺寸寬度,同時保證網片的 一端必須為纏繞有網面鋼絲的端絲

      格賓網

       

        1)對于A類絞邊方式的網片絞邊拉伸曲線,在 兩者達到*大拉伸應力前的絞邊拉伸曲線變化規律 相差不大.在初始階段,拉力隨格賓網應變增長較 為緩慢,格賓網尚處于調整過程;隨著應變的繼續增 加,拉力增長速度加快且呈線彈性;在達到*大拉伸 應力前,拉伸曲線多處出現鋸齒形,說明在拉伸過程 中格賓網片內鋼絲在不斷地進行應力調整;兩者的 *大負荷下伸長率相差不大,約為16%,曲線1對 應的*大拉伸應力小于曲線2的*大拉伸應力,原 因是曲線1對應的格賓網片發生了絞邊破壞,纏繞 在端絲上的鋼絲被拉出,而曲線2對應的格賓網片 為網片內的斜向鋼絲被拉斷破壞.此外,曲線2對 應的拉伸應力達到*大值之后并沒有迅速減小,反 而能夠繼續保持較大的拉伸應力,這是因為網片內 鋼絲發生斷裂后,網片內發生了拉力重分配,且網片 內存在應力集中現象,部分鋼絲沒有達到*大拉伸 強度,能夠繼續承受一定的拉力,故網片能夠在伸長 率增加的情況下繼續維持較高的拉伸應力. 伸長率/’% a)網孔型號60 mm×80 mm 伸長率/% (b)網孔型號80 mmXl00 mm 圖4格賓網絞邊拉伸試驗典型曲線 Fig.4 Typical selvage tensile curves of gabion meshes

           

             2)對于B類絞邊方式的網片絞邊拉伸曲線,兩 者的絞邊拉伸曲線差異較大.由于B類絞邊質量較 差,纏繞不夠緊密,均發生了絞邊破壞,即絞邊鋼絲 被拉出,而絞邊質量存在隨機性,導致拉伸曲線存在 差異性,進而導致*大拉伸力不同.

           

             3)A類絞邊方式的格賓網片絞邊拉伸強度大 于B類絞邊方式的格賓網片絞邊拉伸強度,這是由 于A類絞邊方式的格賓網片鋼絲在端絲上的纏繞 圈數和緊密程度都高于B類絞邊方式的格賓網.與 B類絞邊方式相比,A類絞邊方式的*大負荷下伸 長率較大.說明絞邊質量較好的格賓網用于加筋構 筑物中,在維持荷載的同時,具有承受較大變形的 能力.


             4)為保證格賓網片的平整性及網片與夾具緊 密接觸,對格賓網片施加了一定的預拉力,故伸長率 為0時,格賓網拉力并不為0;在應變較小的范圍 內,2種絞邊方式的格賓網拉伸曲線的斜率大致相 等,即割線模量在拉伸的初始階段可認為相同;但當 應變進一步增大時,不同絞邊方式的格賓網片拉伸 曲線差異較大.可見,格賓網的拉伸力學性能與絞 邊質量關系密切.


            (b)所示為不同絞邊方式的格賓網片(網孔 型號80 mm×100 mm)的典型絞邊拉伸曲線.由圖 可知:


            1)對于A類絞邊方式的網片絞邊拉伸曲線,在 兩者達到*大拉伸應力前的絞邊拉伸曲線變化規律 也具有一致性.在初始階段,拉伸曲線變化與網孔 型號60 mm×80 mm的格賓網片拉伸曲線變化情 況相同,在伸長率達到7%之后呈線彈性;曲線1的 *大拉伸應力是曲線2的*大拉伸應力的1.3倍, 曲線1對應的格賓網片表現為很明顯的網片內多根 斜向鋼絲連續拉斷破壞,曲線2對應的格賓網片發 生的是纏繞在端絲上的絞邊鋼絲逐根被拉出破壞, 表現出位移破壞特征.


             2)對于B類絞邊方式的網片絞邊拉伸曲線,格 賓網片均表現為絞邊鋼絲的拉出破壞,但由于絞邊 質量的隨機性,兩者的絞邊拉伸曲線差異也較大,曲 線3對應的*大拉伸應力約為曲線4對應的*大拉 伸應力的2倍,進一步說明絞邊強度與絞合在端絲 部分的網絲纏繞圈數、緊密程度相關.并且隨著絞 邊質量的提高,格賓網片絞邊拉伸過程中的絞邊拉 伸曲線會逐漸向網片的拉伸曲線轉變.


             3)與B類絞邊方式相比,A類絞邊方式的格賓 網片絞邊拉伸強度較大;兩者的*大負荷下伸長率 均較大,約為15%


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