Page 77 - 2023年第54卷第10期

Ｃ′Ｄ′为杠杆被施加砝码荷载后由平衡位置逆时针偏转
角 θ 所处位置，可得式 （２），其中 Ｇ为施加的砝码荷载，
Ｆ为土工合成材料受压后反作用于顶压块进而传递给杠杆
的力；铰 ＡＢ的距离为 Ｌ。由式（１）和式（２）得式（３），可
４
知 Ｇ、Ｌ、Ｌ、Ｌ大小不变，故 Ｆ的大小不变，且与杠杆
１ ３ ４
旋转角度 θ 无关。
ＧＬｃｏｓ θ ＋ Ｇ（Ｌ＋ Ｌ）ｃｏｓ θ ＝ ＧＬｃｏｓ θ ＋ ＦＬｃｏｓ θ （２）
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１
２ ２
４
３
图 ６ 杠杆的平衡位置及偏转角度 θ 位置
Ｇ（Ｌ＋ Ｌ） ＝ＦＬ （３）
１ ３ ４
通过力学分析可知，在相同砝码荷载下，即使顶压力下土工合成材料产生蠕变，杠杆转动，土工
合成材料受到的顶压力大小不变。
２．３控制及量测系统 控制及量测系统 由 位移传感器、电 磁 固 定仪、
传感器转接站、数据采集系统组成。其中数据采集系统由应变仪、主控
模块、传感器（力、位移）和信号采集软件分析平台组成。位移传感器由
吸着于夹具装置的电磁固定仪进行固定，采用精密齿条齿轮机构制成，
量程为 ５０ｍｍ，可采集及分析 ０．０１ｍｍ的微小相对值数据。信号采集软
件分析平台的系统图如图 ７所示。
２．４ 试验装置的特征与优点 与常规拉伸蠕变试验机相比，顶压蠕变
试验装置具有以下特征与优点：
（１）可以进行不同顶压形状构件的顶压蠕变试验并保持顶压力恒
定，与常规拉伸试验相比更接近工程结构中土工合成材料的实际顶压
受力状态；
（ ２）顶压蠕变试验中顶压力的施加采用砝码加载，与电机或液压
加载相比具有更高的稳定性；
图 ７ 信号采集软件分析平台的系统图
（ ３）以各类传感器为桥梁连接计算机数据采集系统与主体结构，
测试结果详细显示于电脑工作端，由少量人即可完成试验而无需现场看守或记录数据，可提高试验
效率。

３ 试验方案及步骤

３．１ 试验材料及方案 试验材料采用 ＭｉｒａｆｉＰＥＴ１３００土工织物。其短期抗拉强度为 ５０ｋＮ?ｍ，断裂伸
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长率为 １２％，单位面积质量为 ４２０ｇ?ｍ 。
试验材料的制备及夹持示意图如图 ８所示。将试验材料剪裁为直径大于 ３００ｍｍ的圆形形状以及
剪裁出对应于夹具螺丝孔位的孔洞，并将其夹持于内径 ２５０ｍｍ及外径 ３００ｍｍ的夹具中。先进行顶破
试验，试验方法参考 《土工合成材料静态顶破试验（ＣＢＲ法）》 （ＧＢ?Ｔ１４８００—２０１０） ［２５］ 。再参考 《塑
［８］
料土工格栅蠕变试验和评价方法》 （ ＱＢ?Ｔ２８５４—２００７） ，分别进行 ４０％、５０％和 ６０％三种荷载水平
下的 ２４００ｈ顶压蠕变试验。试验方案如表 ２所示。
表 ２ 试验方案

序号 试验名称 荷载水平
１ 顶破试验 １００％
４０％
２ 顶压蠕变试验 ５０％
６０％
图 ８ 试验材料制备及夹持示意图

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