冻胀是影响冻土力学性质变化的主要因素，将导致冻土在受剪过程中产生更为显著的应变软化和剪胀特征。为了准确描述冻土的力学特征，引入相变状态概念对冻土的剪胀性进行描述，解决了仅采用临界状态理论难以统一软化和剪胀特征点非同步关系的问题，进一步结合分数阶塑性力学理论对冻土应力–应变的非关联塑性流动规律进行描述，避免了塑性势面的额外构建，并通过引入考虑温度影响的屈服函数描述冻土在不同温度下的力学响应。基于考虑相变的硬化法则和考虑温度影响的屈服条件，提出一种改进的弹塑性本构模型，并用于评价冻结砂土的力学特性，所建立模型将温度效应、相变状态、临界状态以及非关联塑性流动统一在弹塑性力学理论框架中，所有模型参数物理意义明确。最后，通过模拟冻结砂土的应力–应变行为，并与试验数据进行对比验证，结果表明本构模型能够有效捕捉不同温度和围压下冻结砂土的相变特征和应变软化规律。
冻胀是影响冻土力学性质变化的主要因素，将导致冻土在受剪过程中产生更为显著的应变软化和剪胀特征。为了准确描述冻土的力学特征，引入相变状态概念对冻土的剪胀性进行描述，解决了仅采用临界状态理论难以统一软化和剪胀特征点非同步关系的问题，进一步结合分数阶塑性力学理论对冻土应力–应变的非关联塑性流动规律进行描述，避免了塑性势面的额外构建，并通过引入考虑温度影响的屈服函数描述冻土在不同温度下的力学响应。基于考虑相变的硬化法则和考虑温度影响的屈服条件，提出一种改进的弹塑性本构模型，并用于评价冻结砂土的力学特性，所建立模型将温度效应、相变状态、临界状态以及非关联塑性流动统一在弹塑性力学理论框架中，所有模型参数物理意义明确。最后，通过模拟冻结砂土的应力–应变行为，并与试验数据进行对比验证，结果表明本构模型能够有效捕捉不同温度和围压下冻结砂土的相变特征和应变软化规律。
冻胀是影响冻土力学性质变化的主要因素，将导致冻土在受剪过程中产生更为显著的应变软化和剪胀特征。为了准确描述冻土的力学特征，引入相变状态概念对冻土的剪胀性进行描述，解决了仅采用临界状态理论难以统一软化和剪胀特征点非同步关系的问题，进一步结合分数阶塑性力学理论对冻土应力–应变的非关联塑性流动规律进行描述，避免了塑性势面的额外构建，并通过引入考虑温度影响的屈服函数描述冻土在不同温度下的力学响应。基于考虑相变的硬化法则和考虑温度影响的屈服条件，提出一种改进的弹塑性本构模型，并用于评价冻结砂土的力学特性，所建立模型将温度效应、相变状态、临界状态以及非关联塑性流动统一在弹塑性力学理论框架中，所有模型参数物理意义明确。最后，通过模拟冻结砂土的应力–应变行为，并与试验数据进行对比验证，结果表明本构模型能够有效捕捉不同温度和围压下冻结砂土的相变特征和应变软化规律。
为揭示冻土温度、流变特性对桩基承载性能的作用效应，进行温度、流变响应试验分析，采用自行设计的大型冻土桩基承载性能试验装置，开展了不同地温、不同加载过程下桩基承载特性模型试验，分析了轴力与侧摩阻力的温度、流变响应。结果表明：地基温度对桩基刚度具有显著影响，温度较高(约-3℃)时，刚度仅为温度较低(约-6℃)时的1/10。其次，温度较低时，轴力沿深度迅速衰减，侧摩阻力呈上大下小，桩体上部(约1/3)主要承载；温度较高时，轴力分布平缓，深部侧摩阻力发挥程度相应提高。再者，流变效应对侧摩阻力的发展、变化存在显著影响，持荷阶段流变导致的侧摩阻力降低逾200 kPa。此外，流变效应亦受地基温度及荷载水平的影响：地温较高时，流变导致的侧摩阻力松弛近乎初值的50%;荷载水平升高时，流变效应呈现先增大后减小的趋势。冻土地基中桩基础承载性能具有显著的温度、流变响应，实际工程设计、运维必须予以考虑，研究结果可为工程实践提供理论支撑。
为揭示冻土温度、流变特性对桩基承载性能的作用效应，进行温度、流变响应试验分析，采用自行设计的大型冻土桩基承载性能试验装置，开展了不同地温、不同加载过程下桩基承载特性模型试验，分析了轴力与侧摩阻力的温度、流变响应。结果表明：地基温度对桩基刚度具有显著影响，温度较高(约-3℃)时，刚度仅为温度较低(约-6℃)时的1/10。其次，温度较低时，轴力沿深度迅速衰减，侧摩阻力呈上大下小，桩体上部(约1/3)主要承载；温度较高时，轴力分布平缓，深部侧摩阻力发挥程度相应提高。再者，流变效应对侧摩阻力的发展、变化存在显著影响，持荷阶段流变导致的侧摩阻力降低逾200 kPa。此外，流变效应亦受地基温度及荷载水平的影响：地温较高时，流变导致的侧摩阻力松弛近乎初值的50%;荷载水平升高时，流变效应呈现先增大后减小的趋势。冻土地基中桩基础承载性能具有显著的温度、流变响应，实际工程设计、运维必须予以考虑，研究结果可为工程实践提供理论支撑。
为揭示冻土温度、流变特性对桩基承载性能的作用效应，进行温度、流变响应试验分析，采用自行设计的大型冻土桩基承载性能试验装置，开展了不同地温、不同加载过程下桩基承载特性模型试验，分析了轴力与侧摩阻力的温度、流变响应。结果表明：地基温度对桩基刚度具有显著影响，温度较高(约-3℃)时，刚度仅为温度较低(约-6℃)时的1/10。其次，温度较低时，轴力沿深度迅速衰减，侧摩阻力呈上大下小，桩体上部(约1/3)主要承载；温度较高时，轴力分布平缓，深部侧摩阻力发挥程度相应提高。再者，流变效应对侧摩阻力的发展、变化存在显著影响，持荷阶段流变导致的侧摩阻力降低逾200 kPa。此外，流变效应亦受地基温度及荷载水平的影响：地温较高时，流变导致的侧摩阻力松弛近乎初值的50%;荷载水平升高时，流变效应呈现先增大后减小的趋势。冻土地基中桩基础承载性能具有显著的温度、流变响应，实际工程设计、运维必须予以考虑，研究结果可为工程实践提供理论支撑。
冻土的受力变形特性受温度与围压的影响显著。为描述温度的影响,通过建立冻土三向拉伸强度与温度的非线性关系,并采用平移变换的方法将其考虑到屈服函数中。为描述围压的影响,通过建立潜在强度衰减因子,并将其引入统一硬化参量中,发展得出了考虑围压影响的硬化参量。最终,基于非正交弹塑性模型框架,在平移变换应力空间内建立了能够考虑温度和围压影响的冻土非正交弹塑性本构模型。模型预测结果与冻结粉砂三轴压缩试验结果的对比表明,所建立模型能够模拟不同温度和围压下冻结砂土应力–应变关系。其不仅能够反映冻土峰值抗剪强度随温度降低而增大的温度效应,还能描述围压增大条件下应力应变曲线由剪胀与软化型逐渐转变为剪缩与硬化型的规律。
冻土的受力变形特性受温度与围压的影响显著。为描述温度的影响,通过建立冻土三向拉伸强度与温度的非线性关系,并采用平移变换的方法将其考虑到屈服函数中。为描述围压的影响,通过建立潜在强度衰减因子,并将其引入统一硬化参量中,发展得出了考虑围压影响的硬化参量。最终,基于非正交弹塑性模型框架,在平移变换应力空间内建立了能够考虑温度和围压影响的冻土非正交弹塑性本构模型。模型预测结果与冻结粉砂三轴压缩试验结果的对比表明,所建立模型能够模拟不同温度和围压下冻结砂土应力–应变关系。其不仅能够反映冻土峰值抗剪强度随温度降低而增大的温度效应,还能描述围压增大条件下应力应变曲线由剪胀与软化型逐渐转变为剪缩与硬化型的规律。
冻土的受力变形特性受温度与围压的影响显著。为描述温度的影响,通过建立冻土三向拉伸强度与温度的非线性关系,并采用平移变换的方法将其考虑到屈服函数中。为描述围压的影响,通过建立潜在强度衰减因子,并将其引入统一硬化参量中,发展得出了考虑围压影响的硬化参量。最终,基于非正交弹塑性模型框架,在平移变换应力空间内建立了能够考虑温度和围压影响的冻土非正交弹塑性本构模型。模型预测结果与冻结粉砂三轴压缩试验结果的对比表明,所建立模型能够模拟不同温度和围压下冻结砂土应力–应变关系。其不仅能够反映冻土峰值抗剪强度随温度降低而增大的温度效应,还能描述围压增大条件下应力应变曲线由剪胀与软化型逐渐转变为剪缩与硬化型的规律。
近年来冻土区实际桥梁结构的震害已经表明，冻土的存在会增加桥梁基础的土体侧向刚度，可能会使桥梁结构出现更为严重的地震损伤，然而目前缺乏关于地震作用下冻土桥梁结构的冻土-桩相互作用效应以及相应地震响应规律的研究。基于所提出的高效非线性数值模型来考虑地震作用下的冻土-桩基础相互作用效应，推导了冻土深度与地表温度的关系，给出了冻土层的p-y弹簧非线性数值模拟方法，并选择了多条地震实测记录，研究了地震作用下不同冻土深度对规则桥梁墩柱以及支座地震响应的影响规律。结果表明，本研究所采用的高效非线性数值模型较好地模拟了冻土下桥梁结构的抗震性能，且所建立的冻土p-y弹簧曲线具有很好的准确性。当峰值加速度(PGA)较小时，冻土对于桥墩墩底曲率的增幅达20%,而当PGA较大时，冻土可增加桥墩曲率响应(达185%),使桥墩更易进入屈服。当冻土深度较小(温度等于-5℃)时，支座位移有较大的增加，增加了地震作用下主梁的落梁风险，且冻土可使地震作用下结构体系的最不利部位发生转移。研究结果可为我国冻土桥梁结构的抗震性能与相应的抗震设计方法研究提供必要的理论基础与数据支持，这一基础性工作对于推动我国冻土区桥梁工程防灾减...