高寒盐沼泽区公路桥梁桩基的力学特性及其安全评价

发布时间：2020-11-14 13:32

　　 随着我国西部大开发战略的深入推进,越来越多的高速公路需要穿越复杂、恶劣的环境中,这就要求高速公路桥梁桩基具有抵抗各种复杂、恶劣环境侵蚀的能力。然而,高寒盐沼泽区高矿化度的地表水、地下水、盐渍化土体,以及干湿循环、冻融环境、旱区的气候条件共同形成独特复合盐类强腐蚀环境,进而对高速公路桥梁桩基形成了复合盐类强腐蚀环境,严重威胁公路桥梁桩基的承载功能,进一步威胁公路桥梁的结构安全。再加上公路桥梁桩基为隐蔽性工程,前期损伤不容易被发觉,更增加其危害性。因此,本文依托青海省公路交通科技项目(2014-07)“德香高速公路盐沼泽对桥涵下部结构腐蚀防治技术研究”,采用现场模拟试验、室内模拟试验、理论分析和有限元分析的方法,研究了高寒盐沼泽区公路桥梁桩基的力学特性变化,并对其进行安全评价,主要成果体现在:1.基于现场模拟试验,研究了高寒盐沼泽区公路桥梁桩基在干湿循环、冻融循环作用下地面以下一定深度范围内的力学性能损伤规律;探明了高寒盐沼泽区公路桥梁桩基的损伤微观机理;提出了现场腐蚀环境下公路桥梁桩基损伤规律的建议公式;优选了适合于高寒盐沼泽区的公路桥梁桩基混凝土配合比,为高寒盐沼泽区工程实际提供参考。2.基于室内模拟试验,研究了公路桥梁桩基在长期浸泡、干湿循环、养护冻融、浸泡冻融、干湿-冻融等环境下的长期力学性能;探明了各种环境下公路桥梁桩基的长期腐蚀损伤微观机理。3.基于粗糙集理论,确定了公路桥梁桩基在长期浸泡、干湿循环、养护冻融、浸泡冻融、干湿-冻融和复合盐浓度等6种影响因素的混凝土抗侵蚀系数和相对动弹性模量的权重系数;基于损伤力学理论,提出了公路桥梁桩基在长期浸泡、干湿循环、养护冻融、浸泡冻融和干湿-冻融等条件下的腐蚀损伤经验公式,为高寒盐沼泽区公路桥梁桩基长期力学性能的确定提供参考。4.分析了高寒盐沼泽区干湿循环、冻融循环下的桥梁桩基因桩体腐蚀长度、腐蚀厚度、脱落厚度和纵向钢筋面积损失率等因素对公路桥梁桩基承载力的影响程度;提出了桩体腐蚀长度是公路桥梁桩基竖向极限承载力的主要影响因素,当桩体腐蚀长度大于8m时,公路桥梁桩基竖向极限承载力降低率显著;提出了桩体脱落厚度是公路桥梁桩基水平向极限承载力的主要影响因素,当桩体脱落厚度大于16cm时,公路桥梁桩基水平向极限承载力降低率显著。5.建立了适用于高寒盐沼泽区公路桥梁桩基的安全评价模型和气候、环境作用风险评价模型,为准确评价高寒盐沼泽区在役桥梁的损伤程度及安全状态提供参考。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U443.15
【部分图文】：

统计沿线盐沼泽和盐渍土具体分布情况，试验结果表明该主线路段大多为弱氯盐渍土、中氯盐渍土（图1.1a）、强氯盐渍土、弱硫酸盐渍土、中亚氯盐渍土、中亚硫酸盐渍土，盐碱沼泽、水草地（图 1.1b）、中氯盐渍土、液化土到处分布；青海盐沼泽区内的水文是形成盐沼泽工程环境中最为重要的影响因素，在一般情况下地下水位为 1.0~3.0m（1.2a），较深的为3-10m，干湿作用明显如图 1.2b 所示。有时在一定地形条件下也出露而形成盐沼，由于地下水几乎处于停滞状态，因此在强烈蒸发作用下，形成矿化度极高的盐卤水，固形物可达 100~200g/L，最高可达 700g/L，因此其化学性质亦以氯化物为主。

a. 地下水 b. 干湿作用图 1.2 丰富的地下水和干湿作用统计资料显示，青海省德令哈至香日德高速公路主线路含盐路段总计 22.702km，占线路总长的 13.73%，其中，强氯盐渍土路段有 0.3km，占线路总长的 0.18%，中硫酸盐渍土与中氯盐渍土路段总计 13.9km，分布较为广泛，占线路总长的 8.41%，中亚硫酸盐渍土与中亚氯盐渍土路段共计 2.708km，占线路总长的 1.64%，弱氯盐渍土与弱硫酸盐渍土路段共计 4.499km，占线路总长的 2.72%，弱亚氯盐渍土与弱亚硫酸盐渍土路段共计 1.295km，占线路总长的 0.78%。如图 1.3 所示。

. 地下水 b. 干湿作图 1.2 丰富的地下水和干湿作用青海省德令哈至香日德高速公路主线路含盐路其中，强氯盐渍土路段有 0.3km，占线路总长段总计 13.9km，分布较为广泛，占线路总长的路段共计 2.708km，占线路总长的 1.64%，弱km，占线路总长的 2.72%，弱亚氯盐渍土与弱总长的 0.78%。如图 1.3 所示。
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本文编号：2883526