1.土工格柵的應(yīng)用及作用機(jī)理
土工格柵的應(yīng)用很廣泛，在水利工程、工民建工程和公路工程均有著大量應(yīng)用。
公路方面主要集中在以下方面：
1)布置在瀝青混凝土面層以下，減少反射裂縫、提高抗車轍能力和增加抗疲勞性能。
2)應(yīng)用在粒料基層中間以防止產(chǎn)生過(guò)大的永久變形和疲勞破壞。
3)土方路基施工中軟弱地基的處理，保證路基承載能力，減少土方工程量。
土工格柵的作用機(jī)理如下：
1)格柵表面與混合料的摩擦作用。
2)混合料對(duì)格柵筋肋條和節(jié)點(diǎn)的被動(dòng)阻抗力作用。
3)格柵上的孔眼對(duì)混合料的鎖定作用。
2.課題的提出
改建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，很大程度上取決于原路面的狀況。土工格柵放在什么位置，起什么改善作用是值得研究的問(wèn)題。
本項(xiàng)目將結(jié)合豫20線茨溝至舞陽(yáng)界段改善工程，將土工格柵放在基層下部，主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、施工工藝等方面的問(wèn)題。為路面改建工程中合理應(yīng)用土工格柵提供科學(xué)依據(jù)。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外也進(jìn)行了相關(guān)的研究，但大都是針對(duì)以上三個(gè)方面，沒(méi)有進(jìn)行以下研究：傳統(tǒng)理論與有限元相結(jié)合的研究、各種土工材料性能及其對(duì)比的研究、土工格柵應(yīng)用于基層以下的研究、土工格柵對(duì)路基加寬新舊結(jié)合部的研究。
3.研究?jī)?nèi)容
本項(xiàng)目將結(jié)合實(shí)體工程，主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、施工工藝、檢測(cè)方法等方面的問(wèn)題。為路面改建工程中合理應(yīng)用土工格柵提供科學(xué)依據(jù)。
1)土工格柵材料選擇
土工合成材料的質(zhì)量性能差異較大，具有不同的力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)工程使用的情況不同，應(yīng)該選擇不同的土工合成材料。在工程設(shè)計(jì)與施工中，應(yīng)根據(jù)原路面的具體情況和工程特點(diǎn)要求，選擇符合力學(xué)性能的格柵材料。
2)土工格柵改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析
分析土工格柵位于基層下、基層上、面層下等位置時(shí)，在汽車荷載作用下，路面的彎沉、各層層底彎拉應(yīng)力的變化情況，路面裂縫處理情況和舊路加寬部位的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，確定土工格柵的合理層位及所起作用。
3)施工工藝研究
在工程實(shí)施過(guò)程中，如何施工才能使土工格柵在改建路面結(jié)構(gòu)中取得良好的加筋效果，可通過(guò)試驗(yàn)路的鋪筑，總結(jié)施工工藝，尋求可行的檢測(cè)手段提出檢測(cè)方法。
4.研究方法
采用理論分析與室內(nèi)室內(nèi)外相結(jié)合的方法。技術(shù)路線如下：
1)收集國(guó)內(nèi)外關(guān)于土工格柵在瀝青路面研究中的成果及經(jīng)驗(yàn)。
2)土工格柵的物理力學(xué)性能試驗(yàn)，為理論計(jì)算提供科學(xué)的依據(jù)。
3)制作加格柵與未加格柵的半剛性水泥穩(wěn)定碎石材料試件，通過(guò)室內(nèi)梁的拉彎拉試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)對(duì)比分析格柵對(duì)提高基層的抗彎拉強(qiáng)度及疲勞特性所起的作用。
4)理論計(jì)算及分析。
5)通過(guò)改建前后的常規(guī)彎沉測(cè)試方法及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的落錘式彎沉儀(FWD)現(xiàn)場(chǎng)彎沉測(cè)試，評(píng)定格柵對(duì)路面承載能力起到的作用。
6)結(jié)論與建議。
5.研究結(jié)論
1)結(jié)合河南省洛界公路襄城茨溝至舞陽(yáng)界段二級(jí)瀝青公路路面改建工程，提出在交通量較大，超重車具有單方向性的路幅舊路面上，即補(bǔ)強(qiáng)基層底面加鋪土工格柵的設(shè)計(jì)方案，提高改建路面的抗反射裂縫能力。
2)對(duì)土工格柵材料性能進(jìn)行研究，提出適用的土工格柵類型、性能指標(biāo)和力學(xué)參數(shù)。正六邊形的土工格柵受力均勻、穩(wěn)定。建議選用對(duì)稱性好的材料，能使受拉時(shí)應(yīng)力傳遞均勻，風(fēng)格變形性好;土工格柵可以預(yù)防瘃減緩反射裂縫的發(fā)生;引用復(fù)合材料力學(xué)得出泊松比，可以為理論計(jì)算提供依據(jù)。
3)對(duì)土工格柵加筋半剛性基層材料進(jìn)行彎拉、疲勞試驗(yàn)，結(jié)果表明，在半剛性基層下加鋪土工格柵，可延緩半剛性基層的裂縫，增加疲勞壽命。
4)應(yīng)用彈性層狀體系理論和有限元法，對(duì)土工格柵鋪設(shè)在改建路面不同層位、原有路面裂縫處理和舊路加寬部位時(shí)的路面結(jié)論進(jìn)行了理論分析并得出了類似的結(jié)論。
在新建或改建路面基層底面加鋪土工格柵會(huì)：改變基層地面的層底拉應(yīng)力和路表彎沉;對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的改善為理想;可以減薄半剛性基層厚度，減小的厚度與土工格柵模量成正比等。
5)聯(lián)合應(yīng)用貝克曼梁和落錘式彎沉儀對(duì)試驗(yàn)路段路面進(jìn)行承載性能測(cè)試，表明加鋪土工格柵對(duì)路面整體強(qiáng)度和剛度均有提高作用，落錘式彎沉儀精度較高，可作為評(píng)價(jià)路面剛度的有交往檢測(cè)手段。
6)提出了土工格柵改建路面工程應(yīng)用中的技術(shù)要點(diǎn)并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。
以上結(jié)論中的第2)、3)和4)條的技術(shù)內(nèi)容在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中未見(jiàn)報(bào)道，該成果的部分技術(shù)在國(guó)際上具有一定的創(chuàng)造性，因此該成果在國(guó)內(nèi)外具有一定的先進(jìn)性。
隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，道路交通量不斷增加，國(guó)省干線公路交通趨于飽和，特別是近年來(lái)超限、超載、超重車輛的增多，致使路面嚴(yán)重超負(fù)荷，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，過(guò)早的出現(xiàn)路面病害，嚴(yán)重制約了公路的運(yùn)輸條件及道路的通行能力，未能充分發(fā)揮國(guó)省干道的作用。
到目前為止統(tǒng)計(jì)到的應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的工程如下(含已通車和正在施工的)：
1)河南省S238常付線(洛界公路)襄城茨溝至舞陽(yáng)界段改善工程，15.33公里二級(jí)公路。
2)河南省國(guó)道106至國(guó)道107沿黃連接線工程，33.56公里二級(jí)公路。
3)廣東省珠海市三灶鎮(zhèn)城市道路工程，6公里次干道。
4)陜西省周至～馬召省道工程，25.4公里二級(jí)公路。
本項(xiàng)目研究成果的應(yīng)用，不僅可以提高公路的承載能力、保證或者提高公路的使用壽命、提高公路的通行能力，有力地促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，并為宏觀經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、健康、持續(xù)的發(fā)展提供保障。而且可以節(jié)約大量的水泥、石料等原材料，降低工程投資，減少養(yǎng)護(hù)維修工作及其費(fèi)用支出，因而本項(xiàng)目的研究具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。
許昌市公路管理局將會(huì)同省公路管理局和省交通廳，在總結(jié)項(xiàng)目研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)鑒定專家組的意見(jiàn)，組織推廣應(yīng)用項(xiàng)目研究成果，在工程實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證和完善，使科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，以適應(yīng)重載交通運(yùn)輸發(fā)展的需要。