为探究微型水泥钢管桩在多年冻土地区的适应性,以某输油管道阀室建筑基础项目为依托,通过现场试验和数值模拟研究桩基的承载模式及桩周土的回冻规律。研究表明,桩基荷载沉降曲线变形较缓,承载模式表现出摩擦桩特性,且承载力满足设计要求;水泥入模温度5℃,施工完成后,桩周土体融化圈在第5d时达到峰值,第36d完全消失,桩周土体重新回冻;桩基水化热影响最大半径因位置差异而存在不同,桩周土体初始温度最高的位置影响半径最大,约为2.9倍桩径;与大直径桩基相比,微型水泥钢管桩的回冻时间和影响半径分别约为大直径桩基的1/4和1/3。研究结果表明,在多年冻土地区微型水泥钢管桩具有较好的适应性。
在季节性冻土地区建设光伏电站时,光伏支架基础易受冻胀影响不均匀抬升,造成上部支架及组件变形破坏。以辽宁省阜新市一光伏电站为例,对冻土地区光伏支架基础选型、设计及优化进行了探究,提出了减小桩身切向冻胀力的措施,明显减少了工程投资,保证了工程质量。
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。
以青藏直流联网工程为背景,进行上拔和水平力组合荷载作用下管桩基础抗拔承载性能真型载荷试验。结果表明:冻结期冻土地基整体处于冻结状态,地基回冻情况良好;融化期最大融化深度与地基多年冻土上限较吻合,多年冻土层无明显退化迹象。上拔加载过程桩底接触土压力减小,冻结期活动层范围内桩侧土压力明显增大,融化期活动层范围内桩侧土压力大大减小,其余位置土压力变化不明显。冻结期基础位移量显著低于融化期,冻结期抗拔及水平承载力高于融化期,上拔承载力高于水平承载力;上拔荷载与位移关系可采用幂函数模型进行预测。试验所得基础抗拔承载力与规范法计算结果比较吻合,表明冻土地区桩基础抗拔承载力规范计算方法是可靠的。
通过分析多年冻土对电力杆塔基础的受力特点,并经过理论计算及对非冻土地区和冻土地区电力杆塔基础设置的比较,论述了青藏高原多年冻土地区电力输电线路杆塔基础设计的特殊性和必要性,为冻土地区输电线路杆塔基础设置提供了新的技术和方法。
以室内冻土中钢管桩模型桩静载试验为例,介绍了冻土中钢管桩荷载传递函数的测试过程和计算方法,给出了一定条件下模型钢管桩桩身冻结力荷载传递函数曲线及桩端阻力荷载传递函数曲线,并分析了流变效应对荷载传递的影响.结果表明:模型钢管桩桩侧冻结力荷载传递函数曲线及桩端阻力荷载传递函数曲线其线状大致分别程抛物线及直线;由于流变效应的影响,桩侧冻结应力及端阻应力随时间有不同程度的变化;桩土相对位移和桩端下沉量开始5 h内随时间变化较大,但加载5 h后逐渐向稳定方向发展.其研究结果可为进一步的桩土间的本构关系研究提供参考.