为研究季节性冻土区扩底桩锚固特性,采用决定系数对水-热-力耦合模型的合理性进行评价,对比分析单向冻结条件下扩底桩和直桩的冻拔变形、切向冻胀力、锚固力和锚固因子.结果表明,模型计算得到的冻拔量及冻结深度规律与试验数据基本一致,验证了模型的正确性和可靠性.冻结过程中,扩大头所产生的最大锚固力较直桩相同部位所产生的最大摩阻力提升140%.为衡量扩底桩锚固性能,将扩大头的锚固力与切向冻胀力的比值定义为抗冻拔锚固因子,扩底桩锚固因子随冻结深度的变化规律近似于指数分布,直桩锚固因子呈线性变化.
季节性冻土地区如何防止接触网支柱基础发生冻拔破坏，一直是困扰铁路行业的难题。本文对季节性冻土地区接触网支柱基础选型进行详细分析，得出桩基础为季节性冻土地区接触网支柱基础的首选形式，提出了接触网支柱桩基础抗冻拔的具体措施，并结合工程实例对采用此类措施后桩基础抗冻拔的稳定性进行了分析验证。
为了深入研究严寒地区冻土地质条件下直柱基础的应力应变特性,构建了阶型直柱基础模型,利用数值模拟方法分析基础在不同冻胀工况下的结构响应,并与未冻胀情况进行对比。分析结果表明切向冻胀力对于基础有明显的上拔作用,在强冻胀等级下基础发生上拔破坏。当冻土处于强冻胀等级及以上时,设计严寒地区输电线路基础需要考虑降低冻胀力的措施。
季节性冻土地区的桩基础设计涉及到抗拔稳定性,确定冻胀力才能验算基桩的稳定性。通常桩的冻胀力可以通过地勘报告或经验公式两种方法得出,本文以我国大量的实验数据为依据进行切向冻胀率、单位切向冻胀力的分析,得出季节性冻土切向冻胀力的经验公式,经过了国内工程项目验证符合实际,具有指导意义。在国外季节性冻土地区,若没有得到详勘报告的情况下,可以采用本文的经验公式用于初步设计。
本文通过分析冻胀对基础结构产生的力学效应,包括水平冻胀力、切向冻胀力和法向冻胀力,提出了相关防治措施,并给出相关建议,为相关工作人员提供借鉴。
结合寒冷地区某公园人工湖船台工程,通过现场试验,确定船台桩基切向冻胀力作用下的摩阻力值和上拔位移。对船台桩基采用刚性套筒或柔性套筒的抗冻拔方案建立试验船台,并和现场不采用抗冻拔措施的船台比较,发现采用加套筒方案,试验船台在寒期内产生的位移平均值为2～3mm,较自然冻拔船台位移小90%。考虑精密水准测量精度±2mm,船台基本上没有冻拔位移,证明抗冻拔措施成功、有效。
通过分析多年冻土对电力杆塔基础的受力特点,并经过理论计算及对非冻土地区和冻土地区电力杆塔基础设置的比较,论述了青藏高原多年冻土地区电力输电线路杆塔基础设计的特殊性和必要性,为冻土地区输电线路杆塔基础设置提供了新的技术和方法。
寒冷地区通信铁塔基础的设计、施工经常会遇到季节性冻土问题,如何解决季节性冻土产生的冻涨、融陷、热融滑塌等问题,对通信铁塔的使用安全和合理使用寿命至关重要。本文阐述了消除基底法向冻胀力和基侧切向冻胀力的一些常规处理方法以及施工中的注意事项。
通过冻胀率与切向冻胀力的测定,建立了季节性冻土切向冻胀力与土的冻胀性关系最佳曲线模型,并依据该模型推荐了不同冻胀土类的胀切向冻胀力值,为防治公路桥涵冻害设计提供了科学依据。
