冻土区铁路接触网立柱桩基础抗拔承载性能分析
发布时间：2021-12-17 16:23
近年来气候变化及人类的活动导致寒区土体的温湿度发生了一系列的变化,这引起了土体物理力学特性的改变,造成土体中基础的承载性能发生变动并影响了基础的安全使用。目前对土体参数变化条件下基础承载力及变形响应情况尚未有完备的研究,论文首先研究了青藏高原的温度及湿度的变化情况,根据土体湿度变化情况设计了一系列的室内试验,确定了桩周土体及桩土接触面的力学参数变化规律,然后建立温度场分析模型对桩土体系的冻土上限进行了计算,最后通过建立力学模型的方式对桩基础在上拔荷载下的承载力及变形响应情况进行了分析,可为评价接触网立柱桩基础的长期承载情况提供参考。针对桩体所处的环境动态变化问题,主要进行了环境温湿度变化的研究。首先通过文献查阅的方式,获取青藏高原近60年的降水数据及近30年的地表温度数据,然后通过数理统计的方式对降水量及地表温度随时间的变化规律进行分析,结果表明青藏高原温度和湿度均会随时间推移发生增大,未来50年内冻土湿度会有6%的增加,温度会升高1℃,这可为确定任意时刻冻土所处的环境提供基础参考。针对桩土体系的物理力学参数随土体温湿度变化的问题,设计了包含土体物理特性试验、三轴压缩试验、接触面直剪试...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冻土地区建筑物冻害情况
2桩体受力及上拔破坏模式分析13影响，活动层的水分主要靠外界降水补充，因此获取冻土地区的降水变化情况对于研究土体的性质具有重要的意义。本节从中国气候共享平台上获取青藏高原近60年的降水情况，并基于数理统计的方法对降水量随时间的变化趋势进行线性回归分析，具体方法如下：iiyabt(2.1)1111nniiiiaybtnn(2.2)111221111nnniiiiiiinniiiiytytnbttn(2.3)式中:iy为第i年的降水量；it为年份；a、b分别为回归常数和系数。近60年的降水量随时间的变化情况如图2.1所示，对青藏高原降水情况进行分析可以得出：青藏高原近60年年平均降水量为482.8mm，线性回归方程表明年降水量随着时间的推移在逐渐增加，平均每年增加量为0.56mm，依照此趋势，在50年后青藏高原年降水量相对于目前将有6%左右的增加。除了降水外，蒸发量的变化也会影响土体的湿度，大量研究表明，随着降水量的增大，地表蒸发量也相应增大，但蒸发量小于降雨量。这表明在未来一段时间内，冻土活动层会得到持续的水分补给，即活动层的湿度会逐渐增加。图2.1近60年青藏高原降水情况
西安科技大学全日制工程硕士学位论文142.2冻土地区土体温度周期变化情况土体的温度周期变化情况包括季节温度变化和年际温度变化。季节温度变化是指土体的温度场随季节温度的变化而产生的波动，这种波动每年都会重复发生，主要对一年内桩体的受力变化情况产生影响。年际温度变化是指土体的年平均温度随时间推移而发生的波动，主要与桩体的长期受力情况相关。冻土地区活动层土体的状态，可以根据季节温度变化分为4个阶段,即冻结阶段、降温阶段、升温阶段、融化阶段，具体过程如图2.2所示。图2.2冻土温度变化情况秋季冻结过程：在秋季随着气温的逐渐降低，土体融化也逐渐停止，由于地表温度尚未降低到土体的冻结温度，土体的冻结主要受冻土上限下部永久冻土层的影响，活动层土体开始由下向上发生冻结。此时活动层呈现底部温度低，上部温度高的现象，融化层中的水分会在温度梯度的诱导下向冻结峰面迁移，冻结锋面也会随之上移。随后地表温度降低到土体冻结温度，未冻结的活动层开始进入双向冻结过程，即活动层上下部均发生冻结，这导致活动层形成一个两端温度低中间温度高的封闭体，水分迁移的方向也开始转为由活动层内部未冻结部分向两端迁移，直到活动层完成冻结。冬季降温过程：活动层在秋季温度不是很低时已经完成了冻结，冬季气温逐渐降低到土体冻结温度以下，土体继续向外放热，温度也继续逐渐降低。此时土体呈现上部温度低，向下温度逐渐升高的现象，活动层中的未冻水有向上迁移的趋势,但由于未冻水的含量较少且温度梯度较小，未冻水的迁移量也很少。春季升温过程：冬季结束后气温逐渐回升，白天温度较高能够达到到土体冻结温度以上，地表附近的土体开始发生融化，此时地表若无其他水分补给，融化土体内部所含的水分将逐渐散失。当地表存在
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融循环对冻土–混凝土界面冻结强度影响的试验研究[J]. 何鹏飞,马巍,穆彦虎,董建华,黄永庭. 岩土工程学报. 2020(02)
[2]冻土与结构接触面冻结强度压桩法测定系统研制及试验研究[J]. 石泉彬,杨平,谈金忠,汤国毅. 岩土工程学报. 2019(01)
[3]寒区黏土与结构接触面冻结强度特性试验研究[J]. 陈拓,赵光思,赵涛. 地震工程学报. 2018(03)
[4]多年冻土区桥梁工程桩基础服役期温度场研究[J]. 商允虎,牛富俊,刘明浩,吴旭阳,罗京. 岩石力学与工程学报. 2017(09)
[5]单向冻结过程中桩土相互作用试验研究[J]. 陆建飞,帅军,刘金鑫. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(11)
[6]现浇混凝土-冻土接触面冻结强度直剪试验研究[J]. 吉延峻,贾昆,俞祁浩,金会军,郭磊,罗晓晓. 冰川冻土. 2017(01)
[7]寒区冻土层退化条件下桩基础稳定性劣化评价方法[J]. 王若林,朱道佩,刘小燕,司马军. 中南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[8]多年冻土区桥梁工程钻孔灌注桩温度场研究[J]. 商允虎,袁堃,牛富俊,吴旭阳,李金平. 冰川冻土. 2016(04)
[9]多年冻土区桩基温度场监测及数据分析[J]. 程培峰,季成. 低温建筑技术. 2015(06)
[10]冻土桩抗压承载力特性的有限元模拟与分析[J]. 孙文彬. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2014(06)
硕士论文
[1]多年冻土地基输电塔索联板球基础抗拔研究[D]. 杜重阳.安徽理工大学 2018
[2]季节性冻土区抗冻拔桩体切向冻胀力试验研究[D]. 闫晓建.石家庄铁道大学 2017
[3]格尔木至拉萨多年冻土区输电线路杆塔基础上拔性能研究[D]. 李明轩.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3540491
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冻土地区建筑物冻害情况
2桩体受力及上拔破坏模式分析13影响，活动层的水分主要靠外界降水补充，因此获取冻土地区的降水变化情况对于研究土体的性质具有重要的意义。本节从中国气候共享平台上获取青藏高原近60年的降水情况，并基于数理统计的方法对降水量随时间的变化趋势进行线性回归分析，具体方法如下：iiyabt(2.1)1111nniiiiaybtnn(2.2)111221111nnniiiiiiinniiiiytytnbttn(2.3)式中:iy为第i年的降水量；it为年份；a、b分别为回归常数和系数。近60年的降水量随时间的变化情况如图2.1所示，对青藏高原降水情况进行分析可以得出：青藏高原近60年年平均降水量为482.8mm，线性回归方程表明年降水量随着时间的推移在逐渐增加，平均每年增加量为0.56mm，依照此趋势，在50年后青藏高原年降水量相对于目前将有6%左右的增加。除了降水外，蒸发量的变化也会影响土体的湿度，大量研究表明，随着降水量的增大，地表蒸发量也相应增大，但蒸发量小于降雨量。这表明在未来一段时间内，冻土活动层会得到持续的水分补给，即活动层的湿度会逐渐增加。图2.1近60年青藏高原降水情况
西安科技大学全日制工程硕士学位论文142.2冻土地区土体温度周期变化情况土体的温度周期变化情况包括季节温度变化和年际温度变化。季节温度变化是指土体的温度场随季节温度的变化而产生的波动，这种波动每年都会重复发生，主要对一年内桩体的受力变化情况产生影响。年际温度变化是指土体的年平均温度随时间推移而发生的波动，主要与桩体的长期受力情况相关。冻土地区活动层土体的状态，可以根据季节温度变化分为4个阶段,即冻结阶段、降温阶段、升温阶段、融化阶段，具体过程如图2.2所示。图2.2冻土温度变化情况秋季冻结过程：在秋季随着气温的逐渐降低，土体融化也逐渐停止，由于地表温度尚未降低到土体的冻结温度，土体的冻结主要受冻土上限下部永久冻土层的影响，活动层土体开始由下向上发生冻结。此时活动层呈现底部温度低，上部温度高的现象，融化层中的水分会在温度梯度的诱导下向冻结峰面迁移，冻结锋面也会随之上移。随后地表温度降低到土体冻结温度，未冻结的活动层开始进入双向冻结过程，即活动层上下部均发生冻结，这导致活动层形成一个两端温度低中间温度高的封闭体，水分迁移的方向也开始转为由活动层内部未冻结部分向两端迁移，直到活动层完成冻结。冬季降温过程：活动层在秋季温度不是很低时已经完成了冻结，冬季气温逐渐降低到土体冻结温度以下，土体继续向外放热，温度也继续逐渐降低。此时土体呈现上部温度低，向下温度逐渐升高的现象，活动层中的未冻水有向上迁移的趋势,但由于未冻水的含量较少且温度梯度较小，未冻水的迁移量也很少。春季升温过程：冬季结束后气温逐渐回升，白天温度较高能够达到到土体冻结温度以上，地表附近的土体开始发生融化，此时地表若无其他水分补给，融化土体内部所含的水分将逐渐散失。当地表存在
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融循环对冻土–混凝土界面冻结强度影响的试验研究[J]. 何鹏飞,马巍,穆彦虎,董建华,黄永庭. 岩土工程学报. 2020(02)
[2]冻土与结构接触面冻结强度压桩法测定系统研制及试验研究[J]. 石泉彬,杨平,谈金忠,汤国毅. 岩土工程学报. 2019(01)
[3]寒区黏土与结构接触面冻结强度特性试验研究[J]. 陈拓,赵光思,赵涛. 地震工程学报. 2018(03)
[4]多年冻土区桥梁工程桩基础服役期温度场研究[J]. 商允虎,牛富俊,刘明浩,吴旭阳,罗京. 岩石力学与工程学报. 2017(09)
[5]单向冻结过程中桩土相互作用试验研究[J]. 陆建飞,帅军,刘金鑫. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(11)
[6]现浇混凝土-冻土接触面冻结强度直剪试验研究[J]. 吉延峻,贾昆,俞祁浩,金会军,郭磊,罗晓晓. 冰川冻土. 2017(01)
[7]寒区冻土层退化条件下桩基础稳定性劣化评价方法[J]. 王若林,朱道佩,刘小燕,司马军. 中南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[8]多年冻土区桥梁工程钻孔灌注桩温度场研究[J]. 商允虎,袁堃,牛富俊,吴旭阳,李金平. 冰川冻土. 2016(04)
[9]多年冻土区桩基温度场监测及数据分析[J]. 程培峰,季成. 低温建筑技术. 2015(06)
[10]冻土桩抗压承载力特性的有限元模拟与分析[J]. 孙文彬. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2014(06)
硕士论文
[1]多年冻土地基输电塔索联板球基础抗拔研究[D]. 杜重阳.安徽理工大学 2018
[2]季节性冻土区抗冻拔桩体切向冻胀力试验研究[D]. 闫晓建.石家庄铁道大学 2017
[3]格尔木至拉萨多年冻土区输电线路杆塔基础上拔性能研究[D]. 李明轩.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3540491
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