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.
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.
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.
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.
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...
接触面力学特性受冻融循环与流变作用存在显著的动态波动，直接影响冻土环境下桩基础长期服役性能，亟需深入研究。利用数值仿真，首先，建立考虑流变效应的冻土黏弹塑性本构模型；其次，对Kelvin模型进行改进，建立冻土–桩接触面黏弹性本构模型；进而构建综合考虑冻土、接触面流变效应的热力直接耦合模型。经室内模型试验验证后，采用该模型开展桩基础长期服役性能演变规律分析。结果表明：该接触面模型可反映应力水平对流变效应的影响。冻融循环过程中，地基升温时上部桩侧摩阻力逐渐降低(降幅39%)，下部桩侧摩阻力相应增大(增幅20%)；降温时反之。此外，流变效应长期作用下，上部桩侧逐渐发挥承载性能，摩阻力增大(增幅50%)，深部相应降低(降幅14%)，中性点在2/5桩长处。桩底压力与桩侧摩阻力存在严格的联动机制；整个桩长范围内桩侧摩阻力分布也存在上、下联动机制，某一深度处桩侧摩阻力的变化受控于整个桩体受力状态与其发展趋势。流变与冻融循环耦合作用，影响桩侧摩阻力的深度分布形态，使得桩基础承载模式动态变化，对桩基础服役性能存在显著影响。研究成果揭示了冻土地基中流变效应对桩基础长期服役性能的显著影响，将为进一步的仿真研...