冻土桩基水平承载力学特性试验研究
发布时间：2020-04-13 16:38
【摘要】：我国冻土分布区域广、资源丰富,近年来,冻土地区的经济发展受到国家的高度重视;冻土地区大规模交通基础设施的修建促进了桩基础的广泛运用。近年来气候变暖,导致冻土温度上升甚至冻土表层融化,这将严重影响桩-土之间的相互作用;在多年冻土地区,已建构筑物常常还会受到强风、地震、水流冲击、机械制动等水平方向的荷载作用,相对于竖向荷载,水平荷载下的桩基受力更为复杂。基于上述原因,本文开展了不同温度冻土及融土环境下冻土桩基的水平承载特性试验研究,主要结论如下:(1)同一荷载下,桩身拉、压应变对称分布,且拉应变略大于压应变,桩身弯矩以及桩身拉、压应变沿桩基埋深分布先增大后减小,桩身位移存在正、反两个最大位移,且最大正向位移显著大于最大反向位移;相同冻土环境下,随着水平荷载的增加,相同埋深处的桩身弯矩、位移以及拉、压应变均逐渐增加,并且增加的趋势越来越明显,此外各自对应的最大值埋深、减小反弯点埋深、位移零点埋深也逐渐增大;在融土表层范围内,温度由-5℃升高至-2℃时,桩身弯矩、桩身位移以及桩身拉、压应变都变大,但温度继续升高至2℃融土状态时相应的桩身弯矩和桩身拉、压应变却显著减小,桩身位移显著增大;随着温度的升高,桩身弯矩、反向桩身位移以及桩身拉、压应变的最大值极其埋置深度,以及桩身位移零点和减小反弯点的埋深都增加;(2)在相同荷载作用时,-5℃冻土、-2℃冻土、2℃融土的桩顶位移、桩头转角依次增大,但融土与冻土相比数值差异较大;整个加载工程结束以后,-5℃冻土、-2℃冻土、2℃融土的耗时依次减小,但他们最终的桩顶位移和桩头转角依次增加,相对于冻土,融土在较短的时间内可以达到较大的破坏位移,说明融土的水平刚度下降显著;同一埋深处,随着加载时间的延长,桩身弯矩、桩身位移以及桩身拉、压应变均增加,并且这种趋势逐渐减小并最终趋于稳定。随着加载时间的延长,桩身位移零点以及桩身位移、桩身弯矩、桩身拉、压应变减小反弯点的埋深逐渐增加。(3)在恒定荷载施加初期,-5℃冻土、-2℃冻土、2℃融土工况的桩身最大弯矩和桩身最大反向位移增加的速度依次增加,加载至相同时刻,以上冻土环境的桩身弯矩、桩身位移依次增大,并且融土与冻土之间的这种差异逐渐增大,这说明上层融土加剧了下层冻土的流变过程。在相同荷载作用下,-5℃、-2℃、2℃工况的桩顶位移和桩头转角的增加速度依次增加,各自的桩顶位移和桩头转角趋于稳定所消耗的时间逐渐增加,稳定以后桩顶位移和桩头转角的的大小也是逐渐增加的;融土条件下桩基的流变过程更剧烈,这主要是因为融土条件加长了桩基头的自由长度,使得下层桩基变形更大,由桩土相互作用可知,桩周冻土受到了更大的来自桩身的荷载。荷载增加会加剧冻土的流变过程,从而对冻土桩基的承载造成不利的影响。(4)冻土桩基在水平荷载作用下经历三个变形阶段:弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、破坏阶段;-5℃冻土、-2℃冻土、2℃融土的水平临界荷载、水平极限承载力、水平承载力特征值以及各自对应的桩顶水平位移分别为:1000N/0.43mm、900N/0.73mm、700N/1.03;1400N/3.25、1300N/5.35、1100N/11.07;800N/0.32mm、720N/0.52mm、490N/0.71mm;随着温度的升高,水平临界荷载、极限承载力、承载力特征值均降低,但融土桩基降低跟显著
【图文】：
研究背景是指温度在 0℃或 0℃以下的含有冰的各种岩石或者土壤，起；在自然界中冻土现象是比较常见的，可根据岩石或者土类：短时冻土、季节冻土和多年冻土。短时冻土的持续时间在于高纬度或者中纬度的夜晚；季节冻土一般是指土体表层而在夏季又全部融化的土体，其持续时间一般在数日至数月之上的冻土我们称之为多年冻土。土分布十分广泛，其中多年冻土分布区域约占陆地总面积的约有 2150000km2，约占据了我国国土的五分之一，世界多高原、东北大兴安岭、小兴安岭和西北高原等地区分布最为国，下图 1.1 为我国的冻土分布状况图。在如此广阔的土地资源，因此冻土工程具有十分重要的开发和研究意义。
图 1.2 清水河特大桥有明显的温控性，冻土温度的高低不同则冻土热稳定性的强度不同则决定了冻土抵抗外界干扰的性能不同；当冻土作为结构少直接影响着地基的承载能力，这对已建结构物的正常运营至又与土体温度紧密相关，因此在进行与冻土力学特性相关的研要的考虑因素。近年来，气候逐渐变暖加之人类在冻土地区的年冻土地区出现地基退化现象；桩侧土体的温度升高导致桩减少，致使桩侧土体的强度降低，进而降低了桩基对其上部结土区范围内的结构物出现坍塌、倾斜、裂缝等重大病害。在青处的 8 孔 32 米的桥梁曾于 2009 年发生了沉降变形较大等病害积沉降值已达到 35 厘米，，并在进一步地发展[4]。在多年冻土区遇强风、地震、水流冲击、机械制动等水平方向的荷载作用，，桩基承受水平荷载作用时的承载特性更加复杂；鉴于气温变不断发展已经开始影响到已建构筑物的安全运营，而且融土区，因此开展不同冻土温度及冻土融化状态下水平荷载桩基的力
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U443.15
【图文】：
研究背景是指温度在 0℃或 0℃以下的含有冰的各种岩石或者土壤，起；在自然界中冻土现象是比较常见的，可根据岩石或者土类：短时冻土、季节冻土和多年冻土。短时冻土的持续时间在于高纬度或者中纬度的夜晚；季节冻土一般是指土体表层而在夏季又全部融化的土体，其持续时间一般在数日至数月之上的冻土我们称之为多年冻土。土分布十分广泛，其中多年冻土分布区域约占陆地总面积的约有 2150000km2，约占据了我国国土的五分之一，世界多高原、东北大兴安岭、小兴安岭和西北高原等地区分布最为国，下图 1.1 为我国的冻土分布状况图。在如此广阔的土地资源，因此冻土工程具有十分重要的开发和研究意义。
图 1.2 清水河特大桥有明显的温控性，冻土温度的高低不同则冻土热稳定性的强度不同则决定了冻土抵抗外界干扰的性能不同；当冻土作为结构少直接影响着地基的承载能力，这对已建结构物的正常运营至又与土体温度紧密相关，因此在进行与冻土力学特性相关的研要的考虑因素。近年来，气候逐渐变暖加之人类在冻土地区的年冻土地区出现地基退化现象；桩侧土体的温度升高导致桩减少，致使桩侧土体的强度降低，进而降低了桩基对其上部结土区范围内的结构物出现坍塌、倾斜、裂缝等重大病害。在青处的 8 孔 32 米的桥梁曾于 2009 年发生了沉降变形较大等病害积沉降值已达到 35 厘米，，并在进一步地发展[4]。在多年冻土区遇强风、地震、水流冲击、机械制动等水平方向的荷载作用，，桩基承受水平荷载作用时的承载特性更加复杂；鉴于气温变不断发展已经开始影响到已建构筑物的安全运营，而且融土区，因此开展不同冻土温度及冻土融化状态下水平荷载桩基的力
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U443.15
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1 侯宜哥;;高温冻土物理力学特性研究现状[J];科技风;2017年22期
2 赵s
本文编号：2626193
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