筋材轴向刚度
筋材轴向刚度
土工合成材料是一种抗拉单元（土工织物，土工格栅），由起点、终点以及轴向（法向）刚度Jz [kN/m]定义。
因为无纺土工织物往往是作为不同的层来考虑，所以通常不考虑其轴向刚度。有纺土工织物在小变形时初始刚度非常低 - 在小应变区域（最大5%），当受到恒定荷载作用时，将发生很大的变形。
在设计筋材时，必须考虑到土工织物的这项特性。这样，我们才能有效的设置土工织物的长期抗拉强度（考虑到材料由于安装，蠕变以及生物和化学方面的影响而部分损坏，从而乘以一个分项系数后的抗拉强度）和大小为0.5%到2%的小应变区域的初始轴向刚度。
可以采用下式来确定土工合成材料的最小轴向刚度，其中对于和某一应变相对应的抗拉强度，在拉伸试验的线性部分允许可以有最大10%的偏差：
其中： | Tz | - | 应变大小为x%时的抗拉强度 [kN/m] |
ε | - | x% 依据捷克规范EN ISO 10 319确定的应变（相对延展）[%] | |
Tmax | - | 依据捷克规范EN ISO 10 319确定的最大抗拉强度 [kN/m] | |
εmax | - | 依据捷克规范EN ISO 10 319确定的最大应变（相对延展） [%] |
通常，土工合成材料的供应商和制造商提供的都是应变为2%时的抗拉强度，因此该式可以写成：
对于应变为x-%时的土工织物最小（初始）轴向刚度，由短期试验（加载率依据捷克规范EN ISO 10 319）得到下式：
其中： | ε | - | x%-依据捷克规范EN ISO 10 319（相对延展）确定的应变 [-] |
对于短期轴向强度，土工织物理论上可达到的最大轴向刚度如下所示：
其中： | εmax | - | 依据捷克规范EN ISO 10 319确定的最大应变（相对延展） [-] |
土工合成材料轴向（法向）刚度Jz [kN/m] 的建议取值范围如下表所示：
变量描述 | 土工合成材料初始轴向刚度，其中 ε = 2% | 土工合成材料理论（最大）轴向刚度 |
符号（单位） | Jε=x [kN/m] | Jεmax [kN/m] |
土工合成材料类别 | --- | --- |
无纺土工织物 | - | - |
有纺土工织物 | 250 - 500 | 1000 |
单向土工格栅 | 500 - 1000 | 1500 |
双向土工格栅 | 100 - 500 其中 ε = 0.5% | 2500 |
三向土工格栅 | 250 - 500 其中 ε = 0.5% | 5000 |
土工席垫 | 100 - 500 | 1000 |
排水土工复合材料 | - | - |
复合材料 | 100 - 500 | 1500 |
土工网 | - | - |
土工格室 | - | - |
参考文献：
GEOMAT ltd. (www.geomat.cz): Types of geotextiles and their function in civil engineering structures. Author: Martin Kašpar (kaspar@geomat.cz). In Czech.
HOLÝ, O., MIČA, L.: Determination of axial stiffness of geosynthetics for numerical modeling – part 1. TU Brno (paper in conference proceedings „Civil engineering structures in view of geomechanics“). In Czech.
EN ISO 10 319 (80 6125): Geotextiles – Tensile test on a wide strip. Czech standard institute, 2009. In Czech.
