全球气候变暖导致多年冻土层温度升高，进而显著改变桩周土体的物理和力学性质，这对铁路桥梁桩基础的竖向承载特性产生了深远影响。为量化分析多年冻土层对既有铁路桥梁桩基础竖向承载特性的影响，以青藏铁路桥梁广泛使用的高承台桩基础为研究对象，通过室内缩尺模型试验对比研究了竖向荷载作用下非冻土（对比组）与多年冻土（多年冻土层厚度为140 cm）条件下桩基础承载性能及桩周土体的破坏特征。试验结果表明：在非冻土条件下，桩周土体表面出现近似矩形的闭合裂缝，且从矩形四角向外延伸，0.5倍桩径以内的土体出现明显沉陷，土体表面仅有一条主裂缝；当有多年冻土层存在时，桩周土体虽然出现未闭合近似矩形裂缝，但表层土未发生明显沉降。此外，多年冻土层的存在显著提高了桩基础竖向极限承载力，多年冻土条件下桩基础的极限承载力约为非冻土条件下的4.5倍。分析发现，桩基础承载力的提升主要源于多年冻土层中桩侧摩阻力的显著增加，多年冻土层存在时最大桩侧摩阻力约为非冻土条件下的7.1倍。相对而言，多年冻土层对桩基础端承力的影响并不明显，多年冻土条件下桩基础最大端承力相较于非冻土条件提高了8.8%。因此，多年冻土区既有铁路桥梁桩基础承载性能...
全球气候变暖导致多年冻土层温度升高，进而显著改变桩周土体的物理和力学性质，这对铁路桥梁桩基础的竖向承载特性产生了深远影响。为量化分析多年冻土层对既有铁路桥梁桩基础竖向承载特性的影响，以青藏铁路桥梁广泛使用的高承台桩基础为研究对象，通过室内缩尺模型试验对比研究了竖向荷载作用下非冻土（对比组）与多年冻土（多年冻土层厚度为140 cm）条件下桩基础承载性能及桩周土体的破坏特征。试验结果表明：在非冻土条件下，桩周土体表面出现近似矩形的闭合裂缝，且从矩形四角向外延伸，0.5倍桩径以内的土体出现明显沉陷，土体表面仅有一条主裂缝；当有多年冻土层存在时，桩周土体虽然出现未闭合近似矩形裂缝，但表层土未发生明显沉降。此外，多年冻土层的存在显著提高了桩基础竖向极限承载力，多年冻土条件下桩基础的极限承载力约为非冻土条件下的4.5倍。分析发现，桩基础承载力的提升主要源于多年冻土层中桩侧摩阻力的显著增加，多年冻土层存在时最大桩侧摩阻力约为非冻土条件下的7.1倍。相对而言，多年冻土层对桩基础端承力的影响并不明显，多年冻土条件下桩基础最大端承力相较于非冻土条件提高了8.8%。因此，多年冻土区既有铁路桥梁桩基础承载性能...
探究多年冻土区桩侧冻土含冰量差异对桩基础承载性能的影响,不仅有助于冻土区桩基础的设计施工,而且对桩基础变形防控有重要指导意义。利用ABAQUS有限元软件,模拟计算桩侧不同含冰量分布模式下桩基础的荷载传递和承载力。桩侧含冰量分布模式设置为:倒梯形(含冰量沿桩深减小)、灯笼形(含冰量沿桩深先增大再减弱)和正梯形(含冰量沿桩深增大)。结果表明:尽管桩侧总体含冰量相同,桩基础的承载性能受桩侧土体的含冰量影响显著。取荷载为26 MN进行分析,倒梯形、灯笼形及正梯形工况对应位移依次为0.026 m、0.030 m及0.032 m;在相同荷载下,桩侧土体含冰量倒梯形分布时的桩顶沉降要小于正梯形分布时的沉降,而灯笼形分布情况介于二者之间;桩侧摩阻力整体呈现上大下小的趋势。研究成果可为寒区基础工程设计与施工提供理论参考。
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。
在季节性冻土区，气候因素引起的土体季节性冻融对桩基础的水平承载影响显著，在地震等水平荷载作用下桩基础极易发生断桩等脆性破坏。为消除或减弱季节性冻融对桩基的影响，文中采用抗冻融且高阻尼的橡胶-砂胶结材料置换桩周表层土体，改善桩基的水平承载特性；结合美国阿拉斯加地区某实际工程桩，对季节性冻土区进行温度场模拟，建立桩-土相互作用有限元模型，对比分析置换前后桩基础的受力与变形，并对置换范围进行优化，得到最佳置换宽度和置换深度分别为1.0d、6.0d(d为桩基直径)。
冻土地区季节性的温度变化、大气升温以及人类工程活动加剧，常引起桩基冻胀融沉、倾斜、混凝土开裂等灾害，造成桩基的承载力降低，给寒区冻土桩基带来新的更大挑战。通过回顾国内外相关文献，对冻土桩基的承载性能目前的研究现状进行了总结。从特殊的冻土性质出发，描述了冻土桩基体系主要的受力形式及其作用特征；从桩–冻土界面力学特性试验及荷载传递机制两个方面，阐述了冻土区桩–土界面力学特性变化机制；从试验研究、理论分析以及数值模拟三个方面，阐明了冻土桩基承载性能变化规律及分析、预测方法；归纳了冻土区桩–土体系温度、水分、应力应变等方面的监测技术。对寒区冻土桩基承载特性未来的研究提出了展望。
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。
以黑龙江省齐齐哈尔市泰来县某20 MWp光伏发电项目为依托，分析了严寒地区季节性冻土条件下光伏支架采用预应力高强混凝土(PHC)管桩作为支架基础(下文简称为“PHC桩基础”)时，该基础的抗冻拔稳定性，并根据分析结果给出了PHC桩基础相关的设计建议和可采取的防冻拔措施，以抵抗冻土层产生的切向冻胀力，从而有效降低了工程造价，并提高了光伏支架基础的安全性。
设计开展了不同温度和初始干密度工况下冻土桩基的水平承载特性试验,试验结果表明:相同温度下,桩基的桩顶位移随干密度的增大而逐渐减小,但是当温度为-0.5℃时,桩顶位移随干密度的增大而增大,相同干密度情况下,温度越高,桩顶位移越大,且破坏方式由脆性向塑性转变;荷载和温度越高,干密度越小时,桩身最大弯矩值越大,对桩身产生的弯矩影响范围也越大;采用等时荷载—位移曲线法得到了不同工况下桩基的临界水平承载力,并经拟合分析得到了冻土桩基在不同工况下的水平临界承载力经验公式,相关研究结果可为冻土地区桩基工程设计和施工提供借鉴。
针对多年冻土地区输电线路灌注桩基础的桩周温度场热影响问题,传统的研究建立在混凝土绝热升温的假设上,这种假设与实际不符并对计算结果产生影响。为了更好地规划后续工程施工,需要对传统计算进行优化。为了确定水化热放热过程对结果的影响,以实际桩基工程为例,分析了混凝土在绝热升温与带热源升温两种假设前提下温度场的变化规律,并比较了两种假设下土层以及桩身变化规律的区别。结果表明:带热源升温情况下桩底的回冻时间比绝热升温短5 d;同时建议桩基施工时要选择合理的施工工艺,对地基土质尽可能选择含水量低、传热系数高、容积热容小的冻土类型。
