基于静钻根植桩结构特点,利用ABAQUS建立三维有限元模型,开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究,分析竖向荷载下桩基荷载传递机理,讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明,水泥土外壳是桩基承载力的关键,其竖向应力变化复杂;水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右;竹节上下部位会发生应力突变,水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异;桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间;水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。
基于静钻根植桩结构特点,利用ABAQUS建立三维有限元模型,开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究,分析竖向荷载下桩基荷载传递机理,讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响。结果表明,水泥土外壳是桩基承载力的关键,其竖向应力变化复杂;水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了43%左右;竹节上下部位会发生应力突变,水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大27.5%。桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异;桩周水泥土厚度应介于100 mm到0.5倍预制芯桩桩径之间;水泥土黏聚力在300 MPa左右对桩基承载力最有利。
近年来全球升温明显,多年冻土退化趋势显著。为研究多年冻土退化对桩基础竖向承载力的影响规律,建立了考虑多年冻土退化效应的桩基础有限元模型,分析了多年冻土区季节活动层厚度的改变对桩基础竖向承载力的影响规律。结果表明,随着季节活动层厚度的增加,桩基础的竖向极限承载力呈现减小的变化趋势;不同季节活动层厚度工况下桩基础的最大应力均出现在桩头位置,最小应力均出现在桩底位置,并且随着荷载的增大,桩基础最大应力出现的区域呈现出由桩头位置逐渐向桩底位置扩大的趋势;当季节活动层厚度相同时,随着荷载的增加,土体应力整体呈增大的趋势,且最大应力出现位置均呈现出随着荷载的增大从桩身周围土体向桩底土体转移的趋势。
近年来全球升温明显,多年冻土退化趋势显著。为研究多年冻土退化对桩基础竖向承载力的影响规律,建立了考虑多年冻土退化效应的桩基础有限元模型,分析了多年冻土区季节活动层厚度的改变对桩基础竖向承载力的影响规律。结果表明,随着季节活动层厚度的增加,桩基础的竖向极限承载力呈现减小的变化趋势;不同季节活动层厚度工况下桩基础的最大应力均出现在桩头位置,最小应力均出现在桩底位置,并且随着荷载的增大,桩基础最大应力出现的区域呈现出由桩头位置逐渐向桩底位置扩大的趋势;当季节活动层厚度相同时,随着荷载的增加,土体应力整体呈增大的趋势,且最大应力出现位置均呈现出随着荷载的增大从桩身周围土体向桩底土体转移的趋势。
近年来全球升温明显,多年冻土退化趋势显著。为研究多年冻土退化对桩基础竖向承载力的影响规律,建立了考虑多年冻土退化效应的桩基础有限元模型,分析了多年冻土区季节活动层厚度的改变对桩基础竖向承载力的影响规律。结果表明,随着季节活动层厚度的增加,桩基础的竖向极限承载力呈现减小的变化趋势;不同季节活动层厚度工况下桩基础的最大应力均出现在桩头位置,最小应力均出现在桩底位置,并且随着荷载的增大,桩基础最大应力出现的区域呈现出由桩头位置逐渐向桩底位置扩大的趋势;当季节活动层厚度相同时,随着荷载的增加,土体应力整体呈增大的趋势,且最大应力出现位置均呈现出随着荷载的增大从桩身周围土体向桩底土体转移的趋势。
近年来全球升温明显,多年冻土退化趋势显著。为研究多年冻土退化对桩基础竖向承载力的影响规律,建立了考虑多年冻土退化效应的桩基础有限元模型,分析了多年冻土区季节活动层厚度的改变对桩基础竖向承载力的影响规律。结果表明,随着季节活动层厚度的增加,桩基础的竖向极限承载力呈现减小的变化趋势;不同季节活动层厚度工况下桩基础的最大应力均出现在桩头位置,最小应力均出现在桩底位置,并且随着荷载的增大,桩基础最大应力出现的区域呈现出由桩头位置逐渐向桩底位置扩大的趋势;当季节活动层厚度相同时,随着荷载的增加,土体应力整体呈增大的趋势,且最大应力出现位置均呈现出随着荷载的增大从桩身周围土体向桩底土体转移的趋势。
近年来全球升温明显,多年冻土退化趋势显著。为研究多年冻土退化对桩基础竖向承载力的影响规律,建立了考虑多年冻土退化效应的桩基础有限元模型,分析了多年冻土区季节活动层厚度的改变对桩基础竖向承载力的影响规律。结果表明,随着季节活动层厚度的增加,桩基础的竖向极限承载力呈现减小的变化趋势;不同季节活动层厚度工况下桩基础的最大应力均出现在桩头位置,最小应力均出现在桩底位置,并且随着荷载的增大,桩基础最大应力出现的区域呈现出由桩头位置逐渐向桩底位置扩大的趋势;当季节活动层厚度相同时,随着荷载的增加,土体应力整体呈增大的趋势,且最大应力出现位置均呈现出随着荷载的增大从桩身周围土体向桩底土体转移的趋势。
为研究多年冻土区铁路桥梁桩基础在竖向荷载作用下的承载性能及荷载传递机理,以多年冻土区广泛存在的高桩承台基础为研究对象,通过室内缩尺模型试验结合有限元方法分析桩基础几何尺寸和多年冻土温度对桩基础竖向承载性能的影响。结果表明:增加桩长能减小桩基础的沉降量并提高桩基础的极限承载力,桩长从1.5 m增至3.0 m过程中,每增加0.5 m,桩基础极限承载力分别增加41%,23%和15%,且能够减小桩基础端承力及其占比,但对桩基础的轴力、桩身应力和侧摩阻力的分布规律影响较小;多年冻土的存在对桩基础承载性能的提升更为显著,其中侧摩阻力发挥重要作用,且多年冻土的温度越低,其提升效果越明显,在多年冻土层温度为-5和-9℃时,桩基础的极限承载力分别为125.9和199.5 kN,相较于融土条件分别提升了2.98和5.31倍;桩基础在多年冻土层中的最大侧摩阻力分别约为300和500 kPa,是上部融土层的2.1和3.5倍;在上部融土层和多年冻土层的交界处桩身轴力、侧摩阻力、土体应力均发生明显变化。
为研究多年冻土区铁路桥梁桩基础在竖向荷载作用下的承载性能及荷载传递机理,以多年冻土区广泛存在的高桩承台基础为研究对象,通过室内缩尺模型试验结合有限元方法分析桩基础几何尺寸和多年冻土温度对桩基础竖向承载性能的影响。结果表明:增加桩长能减小桩基础的沉降量并提高桩基础的极限承载力,桩长从1.5 m增至3.0 m过程中,每增加0.5 m,桩基础极限承载力分别增加41%,23%和15%,且能够减小桩基础端承力及其占比,但对桩基础的轴力、桩身应力和侧摩阻力的分布规律影响较小;多年冻土的存在对桩基础承载性能的提升更为显著,其中侧摩阻力发挥重要作用,且多年冻土的温度越低,其提升效果越明显,在多年冻土层温度为-5和-9℃时,桩基础的极限承载力分别为125.9和199.5 kN,相较于融土条件分别提升了2.98和5.31倍;桩基础在多年冻土层中的最大侧摩阻力分别约为300和500 kPa,是上部融土层的2.1和3.5倍;在上部融土层和多年冻土层的交界处桩身轴力、侧摩阻力、土体应力均发生明显变化。
为研究多年冻土区铁路桥梁桩基础在竖向荷载作用下的承载性能及荷载传递机理,以多年冻土区广泛存在的高桩承台基础为研究对象,通过室内缩尺模型试验结合有限元方法分析桩基础几何尺寸和多年冻土温度对桩基础竖向承载性能的影响。结果表明:增加桩长能减小桩基础的沉降量并提高桩基础的极限承载力,桩长从1.5 m增至3.0 m过程中,每增加0.5 m,桩基础极限承载力分别增加41%,23%和15%,且能够减小桩基础端承力及其占比,但对桩基础的轴力、桩身应力和侧摩阻力的分布规律影响较小;多年冻土的存在对桩基础承载性能的提升更为显著,其中侧摩阻力发挥重要作用,且多年冻土的温度越低,其提升效果越明显,在多年冻土层温度为-5和-9℃时,桩基础的极限承载力分别为125.9和199.5 kN,相较于融土条件分别提升了2.98和5.31倍;桩基础在多年冻土层中的最大侧摩阻力分别约为300和500 kPa,是上部融土层的2.1和3.5倍;在上部融土层和多年冻土层的交界处桩身轴力、侧摩阻力、土体应力均发生明显变化。