一种多向塑料拉伸土工格栅及其制造方法

技术领域

本发明涉及土工材料技术领域，尤其涉及到用于岩土工程、土木工程领域的土工合成材料，具体是指一种多向塑料拉伸土工格栅及其制造方法。

背景技术

塑料拉伸土工格栅是一种主要的土工合成材料，具有网格状结构，能锚固锁定土壤颗粒，起加固或加强的作用，常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。

随着对塑料拉伸土工格栅的不断发展，国内外现有具有网格结构的以塑料为基体的加紧或加固材料繁多。比如常见的：单向拉伸塑料土工格栅、双向拉伸塑料土工格栅、三向拉伸塑料土工格栅等。以上产品采用塑料板材经塑化、挤出、冲孔、整体拉伸而成，具有整体型好，节点强度高，加筋效果好的特点。但是也存在一些问题，例如：单向拉伸土工格栅纵向强度很大，但横向强度很小，只适合用于受力方向确定且单一的工况；双向格栅能承受纵向和横向二个方向的载荷，但在对角线方向上强度很弱，必须靠节点来分散载荷，因此节点易被破坏；三向格栅为等边三角形结构，改善了三个方向的强度。但是该种格栅在横向（或纵向）和与横向（或纵向）呈60°时强度最大，相应的在纵向的强度降低，因此在承受载荷时存在不稳定的因素。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种多向塑料拉伸土工格栅，该格栅各向强度均衡，能承受多向载荷，能将载荷均匀有效的向四周分散，具有抗拉、抗剪能力强，加固效果好的特点。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种多向塑料拉伸土工格栅，包括若干一体拉伸成型的单元体，所述单元体包括由两横筋和两纵筋形成的矩形框、位于所述矩形框内的第一节点，以及自所述第一节点延伸至矩形框的若干侧筋，横筋和纵筋的连接处形成第二节点，侧筋与矩形框的连接处形成第三节点，同一单元体内与第二节点相邻的两第三节点通过底筋连接。

本方案的各单元体结构，以第一节点为基准向外辐射设置侧筋，实现了多向承载，通过设置底筋，使侧筋与底筋，侧筋与横筋、侧筋与纵筋，底筋与横筋、纵筋分别形成三角形，提高了格栅整体的提高了抗剪和抗拉能力，在三角形处形成的孔格，增大了与土壤之间的锚锁力，提高了加固效果。

作为优化，所述矩形框为正方形，第一节点位于矩形框的中心。本优化方案的设置，更有效的将载荷分散。

作为优化，所述侧筋沿第一节点的周向均匀分布。本优化方案的设置，使载荷的分散更加均匀。

作为优化，同一个第一节点上的相邻侧筋间的夹角为45°。通过本优化方案的设置，使每个单元体内包含有八个侧筋，形成以第一节点为中心的八个三角形孔格和位于横筋、纵筋连接处内侧的四个三角形孔格所形成网形结构，增大了网格的表面积，进一步增加了格栅和填料之间的锚固锁定力，以及格栅对填料的抗剪切力。

作为优化，第一节点、第二节点和第三节点的厚度相同，且均大于底筋和侧筋的厚度。本优化方案的设置，提高了各节点处的结构强度，从而保证了格栅整体的抗拉强度。

作为优化，第一节点、第二节点和第三节点的面积依次减小。本优化方案的设置，便于通过拉伸实现，降低了制作难度，而且避免了材料浪费。

作为优化，横筋和纵筋的宽度均大于底筋和侧筋的宽度。本优化方案的设置，保证了格栅整体框架的抗拉和抗剪强度，在相邻单元体共用横筋和纵筋时，保证足够的承载载荷的能力。

作为优化，各单元体呈阵列布置，横向方向上，相邻两单元体的纵筋重合，纵向方向上，相邻两单元体的横筋重合。本优化方案相邻两单元体共用横筋或纵筋，简化了格栅结构，使格栅的整体性更强。

作为优化，底筋与横筋、纵筋形成等腰直角三角形，同一单元体内的等腰直角三角形为四个，沿周向均匀分布。本优化方案的设置，使每个单元体内横筋和纵筋连接处的内侧均形成等腰直角三角形，增大了抗拉强度。

本方案还提供一种多向塑料拉伸土工格栅的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、塑料原料经塑化挤出后制成板材；

步骤二、在步骤一制成的板材上冲制若干组通孔，各组通孔呈阵列布置，每组通孔中包括沿周向均匀分布的八个第一拉伸基孔，且各第一拉伸基孔所在圆的横向中心线上设有两个第一拉伸基孔；

第一拉伸基孔为等腰三角形，且第一拉伸基孔的顶点朝向各第一拉伸基孔所在圆的圆心；

形成最小正方形的四组通孔所在圆的圆心周围设有沿周向均匀排布的四个第二拉伸基孔，四个第二拉伸基孔所形成的正方形各边分别与所述最小正方形的各边平行；

步骤三、对冲孔后的板材进行纵向和横向拉伸，形成格栅；

步骤四、对格栅进行定型收卷。

本发明的有益效果为：

1、本发明多向塑料拉伸土工格栅具有的网形结构，增大了网格的表面积，增加了格栅和填料之间的锚固锁定力，提高了格栅对填料的抗剪切力；

2、该多向塑料拉伸土工格栅各向强度均衡，在 360°方向的力学性能稳定，当受到集中载荷时，由于其单元体自中心向外均匀辐射结构的独特性，可以向四周均匀的分散载荷，避免了局部载荷集中；

3、当格栅埋设在土壤、泥沙等介质时，格栅各节点及侧筋、底筋为载荷的传递提供了一系列的承载点和锚固点，因此当格栅受到介质的作用力时，格栅通过微小位移即可获得足够大的应力是依靠格栅表面与介质间的摩擦作用，还通过网格与介质之间的互锁作用来获得更大的应力，由此构成高效应力传递与反应机制，从而发挥了拉伸土工格栅最大的加筋效果，同时也将锚定长度减至最小。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明单元体结构示意图；

图3为本发明制造方法中冲孔分布示意图；

图中所示：

1、纵筋，2、底筋，3、侧筋，4、第一节点，5、第二节点，6、第三节点，7、横筋，8、第一拉伸基孔，9、第二拉伸基孔。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种多向塑料拉伸土工格栅，包括若干一体拉伸成型的单元体，各单元体呈阵列布置。如图2所示，所述单元体包括由两横筋7和两纵筋1形成的矩形框、位于所述矩形框内的第一节点4，以及自所述第一节点延伸至矩形框的若干侧筋3，横筋7和纵筋1的连接处形成第二节点5，侧筋3与矩形框的连接处形成第三节点6，同一单元体内与第二节点相邻的两第三节点通过底筋2连接。

本实施例的矩形框为正方形，第一节点位于矩形框的中心，侧筋沿第一节点的周向均匀分布，同一个第一节点上的相邻侧筋间的夹角α为45°，每个单元体内侧筋的数量为八根，形成正八边形的八个辐射半径。底筋与横筋、纵筋形成等腰直角三角形，同一单元体内的等腰直角三角形为四个，沿周向均匀分布。

第一节点、第二节点和第三节点的厚度相同，且均大于底筋和侧筋的厚度，第一节点、第二节点和第三节点的面积依次减小。

横筋和纵筋的宽度均大于底筋和侧筋的宽度，阵列横向方向上，相邻两单元体的纵筋重合，纵向方向上，相邻两单元体的横筋重合。横筋、纵筋、侧筋、和底筋均由拉伸形成，形状均为中间窄、两端宽，每个单元体内的侧筋均可与其他单元体内的侧筋形成正十二边形。

本实施例一种多向塑料拉伸土工格栅的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、塑料原料经塑化挤出后，通过五辊压光机制成板材；

步骤二、在步骤一制成的板材上冲制若干组通孔，各组通孔呈阵列布置，各组通孔分布圆心的横向距离和纵向距离均为A，即横向距离和纵向距离相等。每组通孔中包括沿周向均匀分布的八个第一拉伸基孔8，且各第一拉伸基孔所在圆的横向中心线上设有两个第一拉伸基孔。第一拉伸基孔为等腰三角形、圆形、椭圆形、梯形、菱形和矩形的一种；本实施例的第一拉伸基孔为等腰三角形，且第一拉伸基孔的顶点朝向各第一拉伸基孔所在圆的圆心；

沿周向相邻的四组通孔即形成最小正方形的四组通孔所在圆的圆心周围设有沿周向均匀排布的四个第二拉伸基孔9，四个第二拉伸基孔所形成的正方形各边分别与所述最小正方形的各边平行；

步骤三、对冲孔后的板材进行纵向和横向拉伸，形成格栅，各孔的拉伸倍速为2-8倍；

步骤四、对格栅进行定型收卷。

使用过程中，当格栅埋设在土壤、泥沙等介质时，格栅各节点及肋条带为载荷的传递提供了一系列的承载点和锚固点。因此当格栅受到介质的作用力时，格栅通过微小位移即可获得足够大的应力是依靠格栅表面与介质间的摩擦作用，还通过网格与介质之间的互锁作用来获得更大的应力。由此构成高效应力传递与反应机制，从而发挥了拉伸土工格栅最大的加筋效果，同时也将锚定长度减至最小。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。