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...
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.
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。
为研究冰层对光伏支架桩基础稳定性的影响，通过建立水塘内水体和塘下土体的垂向温度分布数学模型，获得各典型年的冰层厚度变化过程，进行数值求解，确定冰层温度应力计算的几何模型；建立冰层热应力计算的数学模型，采用ANSYS程序对冰层应力场进行有限元求解及模型验证分析单桩在土体和冰层共同作用下的受力，进行稳定性评估；针对桩布设条件，计算桩与冰层应力分布规律，并进行对比分析。结果显示：同等环境条件下，桩体总长度大于9 m、桩体入土埋深大于4.4 m时，在计算所考虑的典型年气温变化条件下，桩体是安全可靠的，不会产生上拔现象。
高寒地区膨胀性岩土边坡经过冻融、风化、膨胀、收缩等综合作用极易形成滑坡，其对工程危害大，必须及时治理，防止恶化。针对高寒地区某铁路路堑滑坡综合分析，并进行边坡稳定性分析，提出滑坡坡体内采用圆形钻孔灌注桩，外露部分采用桩板墙组合的新型桩型，以及做好截、排水措施的治理方案；滑坡经过治理后处于稳定状态，治理效果良好。
多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩是一种新型桩型，研究其竖向承载特性，对其推广应用具有重要价值。基于室内模型试验验证数值方法，并通过数值模拟，研究其承载力组成模式并与广泛使用的普通钻孔灌注桩比较，最后提出多年冻土区钻孔灌注螺纹桩单桩承载力估算办法。研究表明：多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩90%承载力来源于桩侧混凝土与冻土机械咬合作用，多年冻土的抗剪强度决定桩基承载力，季节活动层对其承载力影响很小，桩体承载力全年稳定。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩桩侧螺纹与土体咬合，通过轴力计算的等效摩阻力远大于常规灌注桩与冻土间的冻结力。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩达到极限承载力后桩侧塑性区连通，桩周土体剪切破坏，使用改进公式计算单桩竖向承载力在工程实践中可以有效估算单桩承载力设计值。
