冻土上限下移对桥梁桩基竖向承载力的影响分析

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1、Science&technologyview项目与课题科技视界2012年01月第01期冻土上限下移对桥梁桩基竖向承载力的影响分析马丁红章余超（兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070）【摘要】在全球气候变暖大气升温，以及人为因素的影响下，多年冻土地区的工程基础受冻土上限的变化影响，其竖向承载能力会发生一定程度的改变。本文针对青藏铁路桥梁桩基竖向承载性能问题，进行数值模拟研究和理论解分析。通过在冻土上限变化条件下铁路桥梁桩基的内力和变位分析的对比，获得冻土上限变化对桥梁桩基竖向承载力的受力效果分析。【关键词】冻土上限；桥梁桩基；竖向承载力；受力分析【A

2、bstract】Intheglobalclimatewarmingairheatingup,andhumanfactorsinfluence,thepermafrostareasoftheupperlimitofpermafrostfoundationengineeringbychangeinfluence,itsverticalbearingcapacitywillhap-pensomedegreeofchange.Thisarticleinviewoftheqinghai-tibetrailwaybridgepilefoundationvertica

3、lloadper-formanceissues,numericalsimulationstudyandanalysisofthetheoreticalsolution.Throughpermafrostchangesinupperlimitconditionsnearthepilefoundationofrailwaybridgeinternalforceanddisplacementanal-ysisthecontrastoftheupperlimitofpermafrostchangesforthestressoftheverticalbearing

4、capacityofthepilefound-ationbridgeeffectanalysis.【Keywords】Permafrost；Permafrostcap；Verticalultimatebearingcapacity；Stressanalysis0引言温度场条件下的承载力或抗拔力，都没有对某些可能因为气候变化或施工扰动所导致的特殊条件下桩桩基因为它具有较大的承载力、较好的适应性基稳定性进行预测和评价。和稳定性，在冻土地区的工程中已经得到广泛应用。本文针对青藏高原地区特殊的地质环境条件随着全球气候变暖导致大气升温，使得冻土发生退(全球气候升温

5、或人为施工的热扰动)，对冻土上限下化日益严重，目前已经成为冻土地区的既有桥梁基移时桥梁桩基的竖向承载力的受力效果进行分析研础承载能力评估中所面临的关键问题。究。针对多年冻土中的桩基承载力问题，国内外早就开展了相关研究，并取得了大量成果。J.F.Nixon1数值模拟研究[1]和E.C.McRoberts采用有限差分法，并考虑冻土的1.1工程背景[2]蠕变性，对冻土中桩基进行模拟分析；江仁和等进分析模型为石灰沟大桥桩基，该桥位于里程行了不同冻结温度下单桩承载力的试验研究，获得K973+551处，桥梁全长504.2m,主梁为32m的后张[3]了单桩冻结、承载力

6、和温度的关系；李洪升等用断法预应力混凝土预制梁，桩身和承台为C25钢筋混裂力学对桩基冻拔的冻土工程问题进行了分析物理3凝土，容重kN/m；桩基施工形式为钻孔灌注桩，桩模拟试验则主要针对冻土桩在某种均质土性和均匀径为1.25m，桩间距3.9m。桩长为16m，入土深度为※基金项目：兰州交通大学大学生科技创新基金资助项目（DXS2011-013）。作者简介：马丁红（1985—），男，甘肃环县人，硕士研究生。SCIENCE&TECHNOLOGYVIEW科技视界9Science&technologyview2012年01月第01期科技视界项目与课题14m，假定地基

7、为单一土质。1.2材料参数在ANSYS桩土模型分析中，模拟分析采用三维立体模型，取四分之一桩进行分析，桩身单元采用Solid45单元，接触部分为面—面接触单元，采用目标单元Targe170单元，接触单元为Conta173单元，[4]程序通过相同的实常数号来识别接触对混凝土桩的力学参数见表1。土层参数见表2。图3表面效应单元表1混凝土桩基的力学参数材料弹性模量E(Pa)3x密度ρ(kg/m)泊松比v混凝土2.9e+1025000.167表2土层参数弹性模量密度膨胀角摩擦角材料粘聚力泊松比E(Pa)ρ(kg/m3)（°）（°）x粘性土2.5e+8200019

8、30320.45图4最终模型建模流程为：定义单元类型及材料属性→建立2理论解分析