高寒多年冻土区桥梁基础设计.pdf

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1、高寒多年冻土区桥梁基础设计■王倩彭前程[摘要]多年冻土区的桥梁基础设计和注意事项与平原区一、工程简介平均气温-1℃。本区冻土发育，季节性冻土标准冻常规桥梁基础设计有诸多不同。本文现结合笔者今年在青我国的多年冻土主要分布在青藏高原，东北大、深2.99m，冻深范围内粉土属强冻胀土层，角砾属海省所做的实际工程，对高寒多年冻土区的桥梁下构桩基小兴安岭和天山、阿尔泰山等地区。其中青藏高原冻胀土层，桥位处于多年冻土区，冻土上限1.2～的一些设计特点和采取措施进行了总结和阐述。的多年冻土区属于高海拔多年冻土，是世界上中低1.4m，下限为基岩顶板，其中粉土层属饱冰冻土层，纬度地带海

2、拔最高、面积最大的多年冻土区。强融沉，角砾层属多冰冻土层，弱融沉。桥梁为3[关键词]高寒多年冻土桥梁基础本工程位于青海省海西州天峻县，海拔高程在×20m简支T梁桥，宽11.5m，荷载等级为汽-804000m以上，该地区属内陆高寒大陆性气候，低氧，级。桥型布置图及地层剖面如图1、图2所示：气候寒冷，年最高气温19.8℃，最低气温-34℃，图1桥型布置图图2工程地质剖面图二、多年冻土区冻土地基工程地质特征是影响多年冻土区工程结构物，尤其是桥梁工程稳系梁，均为端承桩。在高寒多年冻土地区，由于季节冻融层的反复定性的重要因素。由于桩基已贯穿冻土层，持力层设在了最大融冻融，冻土

3、或多年冻土层的消长变化，会产生各种（2）冻胀力化深度以下，所以针对本工程地基的设计状态既不不良物理地质和工程地质现象，特别是在该地区进地基土冻结时，封闭体系中，冻土水分冻结体是保持冻结法，也不是预先融化法，地基的融化与行建筑施工破坏了原有土层的天然状态，使土体原积扩张的内应力，开放体系中，孔隙水侵入推开土否对持力层都没有影响。有的各种平衡遭到了破坏，尤其是热力学平衡在多颗粒并冻结所产生的力，称为冻胀力。冻胀力作用（2）本地区的年平均气温为-1℃，且多年冻土年冻土地区带来的影响，这些情况都会给各种建筑于基础表面，当工程结构物的重量和附加荷载不足层较薄，属于高温不稳定区

4、，所以桩基设计应考虑物造成威胁和破坏。以与之平衡时，结构物将在冻胀力的作用下产生冻冻结和融化两种状态，并应留有一定的安全度。1.多年冻土地基的设计状态胀变形，严重将引起结构物的破坏。根据冻胀力作由于桩基已贯穿冻土层，故不考虑桩底的法向多年冻土区的基础设计，首先应根据多年冻土用于基础表面的部位和方向，可划分为切向冻胀力、冻胀力，水平冻胀力又相互抵消，所以仅考虑切向的年平均地温、冻土的冻结与融化状态来确定多年水平冻胀力和法向冻胀力三种形式。冻胀力。本桥上部荷载较大，同时多年冻土层以下冻土地基的设计状态，多年冻土的地基设计状态有切向冻胀力是作用于冻土区基础上的主要力系岩层

5、的侧摩阻较高，所以切向冻胀力对本桥桩基影以下三种：之一，如果设计时对此考虑不当，则会引起基础在响较小。但冻胀力对桥台盖梁以及桩间系梁的影响（1）按照保持地基冻结状态设计切向冻胀力的作用下产生上拔变形，甚至破坏。较大，采取相应措施处理。即在施工和运营过程中，基础底部多年冻土始（3）融沉性融沉对本桥桩基的影响，需考虑多年冻土遇地终保持冻结状态。其主要适用于多年冻土平均地温冻土融化过程中，在自重压密作用下，不断产温升高融化下沉而对桩周产生的负摩阻力。计算时较低和多年冻土相对稳定的地带。生下沉伴随着孔隙水的消散，即为冻土融沉性。这将负摩阻力形成的下拉荷载作为外荷载的一部分计

6、（2）按照逐渐融化状态设计个过程不仅是由于冻土中，冰转变成水的相变时的算桩的承载力。该值对本桥桩基的单桩承载力影响在施工或运营期间，地基冻土处于逐渐融化状体积减小，更重要的是在此过程中产生孔隙水的消较大。态，其主要适用于地基为不融沉和弱融沉性土。散与排泄，土体的孔隙比减小，冻土的融沉性与冻当无实测资料时，考虑群桩效应的桩基下拉荷（3）按照预先融化状态设计土的粒度成分，含冰量密度及孔隙水的消散等因素载可按下式计算：在基础施工之前，使地基融化值计算深度或冻密切相关。nnn土深度全部融化，其主要适用于多年冻土的年平均三、多年冻土区桥梁基础结构设计及注意事项Qgn

7、qlsii（1）i1气温较高，地基为融沉和强融沉性土。根据上述多年冻土区的工程地质特征，结合实nqd2.冻土地基的工程特性际工程，以下对多年冻土区桥梁基础结构设计及注ss/dsnaxay（2）4在自然界中，受大气温度变化的影响，土体中意事项进行阐述：m的水分产生相变，从而土体积膨胀或收缩。膨胀现（1）根据工程所在地的工程地质条件，为了降式中：n为中性点以上土层数；l为中性点以上第i土层的厚度；象，称为土体的冻胀；收缩现象，称为冻土融化。低冻土的冻胀和融化下沉等不良地质现象产生的影i为负摩阻力群桩效应系数；（1）冻胀性响，天