为研究人工冻土融化后的单桩承载性能变化,本文进行了模型试验方案的设计研究。设计了常温桩、冻融桩和冻结桩三组模型桩的单桩静载荷试验,模拟了饱和砂土地基条件,研究制定了地基的人工冻结及融化方案和桩身内力测试方案;通过试验数据,分析人工冻土融化对单桩承载性能的影响,为工程设计、施工方案的制定提供依据。试验已达到预期目的,设计的方案合理可行。
采用物理模型试验方法,对人工冻土条件下混凝土灌注桩进行了桩身温度场监测及混凝土强度检测,并基于试验数据,研究了人工冻土中灌注桩桩身温度场发展规律和混凝土强度增长特性,可为人工冻土条件下混凝土灌注桩的施工提供技术指导。
青藏铁路冻土区的桥梁桩基施工大量采用了钻孔灌注桩,在暖季黄金施工季节中,地基土的回冻时间就不能按照规范来确定。如果不能准确分析回冻时间,在后期架梁等施工操作中很可能会因桩基失效而发生重大安全生产事故,给青藏铁路建设带来严重影响。因此,需根据现场的施工条件确定地基土回冻时间,保证施工安全和高效。为此,笔者对混凝土不同入模温度条件下钻孔灌注桩回冻过程进行了深入研究,从理论和实际上确定桩基周围冻土形成承载力的过程和规律,对今后桩基承载的各个阶段的安全性和可靠度在理论和实践中找到科学的结论。研究中应用青藏高原的各种观测数据、施工数据,根据工程传热学理论加以分析,采用ANSYS工程分析软件进行模拟,得出了较为精确的结果,研究的结论为青藏铁路施工修改施工规范、保障施工安全提供了理论上的依据。
结合青藏铁路沿线多年冻土的主要特点,利用 Ansys5.6 大型有限元计算程序,对青藏铁路冻土区桥梁混凝土灌注桩基施工过程的地温场进行了模拟计算,分析了高原冻土区桥梁桩基在施工过程中地温场的变化规律,并据此对冻土桩基施工过程中的有关问题进行讨论,所得成果可供相应工程借鉴。