冻土区桥梁群桩基础地基回冻过程的非线性分析

考虑大气温度、水文地质条件、混凝土入模温度、冻土初始地温场的影响及相变效应,以传热学为基础,给出了冻土区桥梁群桩基础地温场控制微分方程、边界和初始条件,及其空间分析有限元计算模式。结合青藏铁路冻土区某桥梁工程实例对群桩回冻过程温度场进行了计算,将计算值与实测数据进行了对比,提出了回冻率的概念,并对回冻过程及前景进行了分析。     

混凝土水化热对多年冻土地温的影响研究

通过分析距桩中不同距离的冻土温度随时间的变化特征,得出了桩周冻土的回冻时间、不同距离的多年冻土地温随时间的变化曲线及变化规律,总结了桩周冻土的温度变化曲线特征是由于混凝土水化热释放热能以及周围冻土释放冷能的双向影响,得到了桩基础水化热的扩散半径.试验结果对多年冻土地区工业、民用建筑的建设研究具有很大的理论意义和工程实用意义.     

高原冻岩隧道施工中融化圈深度对围岩稳定性的影响分析

冻岩隧道施工中，开挖、初衬、保温层和二衬等作业，产生的施工热量及洞内外空气的热交换，将影响冻土围岩原始地温场。这种地温场的扰动，破坏了冻土地层的热力学平衡。使其冻土的热物理力学性能发生改变，其中包括冻土的融沉性、冻土回冻过程的膨胀性以及隧道的稳定性等工程力学性能。因此，保护冻土、减少施工对冻土原始地温场的扰动是冻土隧道施工的重要控制因素之一。通过建立冻土围岩、支护衬砌结构、隔热保温层和洞内环境气体热力学模型，根据实际工况和实测洞内环境温度及地温，应用ANSYS有限元程序，对不同施工工况下围岩的温度场变化进行模拟，分别研究毛洞暴露时间、初衬施作时机、初衬持续时间等不同状况下，冻岩温度场的扰动规律、融化圈深度。根据不同施工方法下融化圈大小对洞室稳定性的影响，为冻土隧道施工控制和决策提供科学依据。     

青藏高原多年冻土区不同地温分区下大直径钻孔灌注桩回冻规律试验研究

为解决青藏铁路修建过程中多年冻土区桥梁钻孔灌注桩浇筑桩身混凝土对冻土层地温的影响，把握后续工程施工，需要确定钻孔灌注桩灌注后的回冻时间，目的在于为后续工程施工提供可靠的依据，如桥墩(台)的施工、上部结构的铺架以及对工期的影响等工程实际问题。针对青藏高原多年冻土区钻孔灌注桩回冻问题，从现场实际地温测试资料出发，通过对青藏高原低温多年冻土区及高温不稳定多年冻土区2个试验场地实测地温资料的对比分析，初步得出2个不同地温分区下大直径钻孔灌注桩回冻规律：低温多年冻土区天然地温较低，桩身混凝土浇筑8d后，桩身首先在地面以下3．5～7，5m(-0．027℃～-0.32℃)及桩底处出现负温(-0．35℃)；高温不稳定多年冻土区天然地温较高，桩身混凝土浇筑18d后，桩身首先在桩底处山现负温(-0．18℃)。所得到的初步结论米源于现场测试结果，对工程实践能够起到指导作用。     

多年冻土区未回冻钻孔灌注桩承载性质试验研究

为研究青藏高原多年冻土区钻孔灌注桩在未回冻状态下基桩承载力和变形性质,解决后续承台、桥墩(台)的施工、上部结构的铺架以及对工期的影响等问题,本文结合青藏铁路以桥代路特大桥工程进行高温细颗粒多年冻土钻孔灌注桩的现场静载试验,根据现场地温测试及静载荷试验资料,分析了桩-土体系回冻过程及其回冻过程中桩侧摩阻(或冻结力)的分布,获得钻孔灌注桩灌注后不同地温条件下的竖向承载力及变形性质,为后续工程的施工提供技术依据。     

太阳辐射及气候变暖对冻土区单桩承载力的影响

以传热学理论为基础建立冻土区单桩地温场的热分析模型,采用有限单元法在考虑裸露桩基表面吸收太阳辐射同时与大气自然对流换热、冻土相变、气候变暖条件下,计算了青藏高原典型的湿润性永久冻土区桩周冻土未来40 a的升温过程及桩基承载力变化,分析裸露桩长和初始年平均气温对地温及桩基承载力的影响。结果表明:太阳辐射和气候变暖使桩土界面温度升高导致单桩承载力降低;裸露桩长越长吸收的太阳辐射越多,主要体现在冬季,温度升高承载力下降,夏季升温不明显;初始年平均气温对桩基础承载力影响显著,初始年平均气温升高1℃,冬季桩基础承载力下降800~1 000 kN,夏季承载力下降400~700 kN。     

多年冻土区桥梁工程桩基础服役期温度场研究

 选取青藏高原国道214沿线低温基本稳定区查拉坪旱桥桩基和高温不稳定区花石峡试验场桩基,对其运行期内地温进行连续监测。基于现场地温实测数据,从冻土上限、冻结及融化过程3个方面,分析桩基对冻土地温的影响,显示因桩基良好的导热性能加剧了桩周冻土与大气的热交换,桩周地温年较差明显增大。结合勘察设计资料建立数学模型,应用有限元数值模拟方法就桩基对地温场的长期影响进行预测,结果表明,未来50 a气温上升2 ℃的情况下,桩侧冻土上限与天然上限差异有所增大,桩侧多年冻土温度升高,该现象在高温不稳定冻土区表现得更为明显。所得结论可为多年冻土区桩基设计、降温保护措施采取及运行管理措施实施提供参考。     

有限元计算在多年冻土区混凝土灌注桩温度场分布

针对在多年冻土地区建设青藏铁路时混凝土桥灌注桩水化放热引起周围冻土温度场变化这一实际工程问题,采用伽辽金法推导出带相变的瞬态温度场问题的有限元公式,在考虑混凝土作为放热边界的条件下综合考虑了气温变化、风速等多种因素,建立了多年冻土区混凝土桥灌注桩水化放热的传热模型,计算了由于混凝土水化放热引起的冻土温度场变化。结果表明:混凝土水化热在浇筑后半年内对多年冻土的温度场影响很大,回冻时间(融化的冻土温度重新回到天然状态的时间)长达2年以上。而用粉煤灰和硅灰取代一定质量的水泥可以减少混凝土水化热对冻土热状况的影响。     

高原多年冻土区隧道浅埋段热棒群防护工程效果评价EI北大核心CSCD

以G214公路高原多年冻土区姜路岭隧道浅埋段热棒群防护工程为例,通过对隧道天然工况下和热棒群防护下的隧道围岩地温变化特征及冻融圈变化规律的研究,评价了利用热棒群对高原多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护的工程效果。研究表明:天然工况下隧道施工产生的冻融圈范围大于2.2 m;冻融圈回冻时间大于4 a;在热棒群防护下姜路岭隧道出口左洞洞侧人为冻土上限抬高0.5 m;隧道洞顶冻融圈的回冻时间为1 a,洞侧冻融圈回冻时间为2~3 a;地温总体上呈现出类似于正余弦曲线的变化形式,暖季地温较大,寒季地温相对较小,且随着时间推移,同期地温在逐渐降低;评价认为利用热棒群对多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护可以快速消除施工给隧道冻土围岩带来的热干扰,维持洞周冻土围岩的稳定,同时在洞周形成冻土防渗帷幕,阻隔冻结层上水向隧道结构方向的渗入,是一种有效保护隧道多年冻土环境的工程措施。     

高原多年冻土区隧道浅埋段热棒群防护工程效果评价

以G214公路高原多年冻土区姜路岭隧道浅埋段热棒群防护工程为例,通过对隧道天然工况下和热棒群防护下的隧道围岩地温变化特征及冻融圈变化规律的研究,评价了利用热棒群对高原多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护的工程效果。研究表明:天然工况下隧道施工产生的冻融圈范围大于2.2 m;冻融圈回冻时间大于4 a;在热棒群防护下姜路岭隧道出口左洞洞侧人为冻土上限抬高0.5 m;隧道洞顶冻融圈的回冻时间为1 a,洞侧冻融圈回冻时间为2~3 a;地温总体上呈现出类似于正余弦曲线的变化形式,暖季地温较大,寒季地温相对较小,且随着时间推移,同期地温在逐渐降低;评价认为利用热棒群对多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护可以快速消除施工给隧道冻土围岩带来的热干扰,维持洞周冻土围岩的稳定,同时在洞周形成冻土防渗帷幕,阻隔冻结层上水向隧道结构方向的渗入,是一种有效保护隧道多年冻土环境的工程措施。     

电动振拔沉管灌注桩设计和施工问题探讨

讨论了电动振拔沉管灌注桩设计和施工中的问题,认为沉管双控中不少情况下应以沉入度控制为主,建议全部沉管灌注桩都进行动测法检验,并讨论了施工中复打、反插、破桩头和充盈系数等问题     

某图文中心工程补桩方案研究

某图文中心工程在施工过程中需要补桩,由于场地已经开挖,内外高差较大且无进退场距离,因此不能采用原静压设备进行补桩。根据场地状况,提出了三种补桩方案:人工挖孔桩、钻孔灌注桩和锤击桩。经过对工程地质的详细研究及对三种补桩方案进行技术、工期、经济论证,最终确定采用锤击沉桩方案进行补桩。补桩后经过检测,桩身完整,周边土体未受到扰动,抽检的补桩极限承载力满足设计要求。     

高层建筑钻孔桩基长期沉降特性分析

结合上海地区26栋高层建筑钻孔桩基长期沉降观测资料,分析桩端持力层的种类、桩端压缩层中砂土比、桩周土层特性等因素对钻孔桩基长期沉降特性的影响,结果表明,桩基持力层的选择和压缩层内的砂土比对桩基沉降有较大影响,钻孔桩沉降受桩周土的影响明显小于打入桩基础。     

某大楼PHC管桩施工中断桩原因分析

通过对某大楼PHC管桩工程的概况和施工情况进行分析 ,从地质、施工、勘察设计和桩身等方面入手 ,针对工程具体情况阐明了PHC管桩施工过程中的断桩原因     

桩底土的成层性对桩体纵向刚度的影响

 为了确定桩底土(桩底与基岩间的土体)的厚度和分层情况对桩体刚度和阻尼的影响,使用锥形虚土桩模型对单桩纵向振动进行求解。桩底应力以一定扩散角度传递至基岩表面,将扩散锥面内部土体看作虚土桩。由虚土桩底部的位移限制条件和阻抗传递法得到桩底和桩顶的复阻抗。将桩底土层的参数转换为虚土桩的参数,通过分析这些参数的变化,进而判断桩底土层对桩体刚度和阻尼的影响。分析结果表明：桩底土层厚度小于5倍的桩体半径时,桩体刚度明显提高,阻尼减小;桩底土层存在软夹层,则桩体刚度会相应降低,阻尼增大,若存在硬夹层,结论相反。桩底土存在不同土层时,若只使用第一层土体的参数估算桩底刚度,误差较大,尤其对处于准静力状态的桩体。     

拔桩施工工法的工程应用

南京地铁二号线一期工程废弃桩拔桩施工中,根据拔桩施工的工作机理及拔桩过程中的断桩原因和处理方法,采用套桩成孔减摩法和钢丝绳套断桩法相结合的方案,不受桩的形式和桩径限制,实践证明该法效果较好。     

砂土中抗拔桩位移变形的分析

采用“套叠式”桩周土变形模式反映桩基荷载传递规律,推导出抗拔桩荷载一位移关系的理论解。文中考虑了桩的伸长变形,桩周上的不均匀性,桩周土的应力路径,桩周土的剪缩等因素的影响,并把理论解和模型试验结果进行了比较,两者较为相符,依据理论解,提出了一种便于在实际工程中设计抗拔桩的简易方法。     

注浆成型螺纹桩接触面特性试验研究

 为揭示新型注浆成型螺纹桩抗拔承载机制,对桩–土界面开展试验研究。借助自主研制的大型接触面剪切仪,量测普通桩土接触面与不同螺纹间距接触面的剪切应力与相对剪切位移关系,并观察桩土接触的破坏形态。试验研究表明,无螺纹桩–土界面产生平面形态破坏面,而螺纹桩–土界面呈现拱形曲线形态破坏;螺纹加固效应主要是增大桩土间的黏聚力从而提高桩土界面的抗剪强度;桩土界面上的螺纹间距存在某一最优值,可形成最大的拱形破坏面,从而螺纹桩–土界面将发挥最大抗剪强度。     

某综合楼桩基质量事故处理

介绍某钻孔灌注桩质量事故,采用锚杆静桩压加固处理的实例。     

关于单桩竖向弹性刚度有关问题的讨论

GB 50040—96《动力机器基础设计规范》在确定单桩竖向刚度时,采用了刚性桩的设计理论,但实际桩并非刚性体,1979年和1987年苏联颁布的《动力机器基础设计规范》均采用了桩侧刚度为常量的弹性桩设计理论,显然,苏联《动力机器基础设计规范》比GB 50040—96较合理。实际桩侧刚度沿桩长呈不均匀分布,并对桩的竖向刚度有较大的影响。在将桩侧刚度设置为不均匀分布的基础上,采用有限元法对单桩的竖向刚度进行计算,并将计算结果与按苏联1987年颁布的《动力机器基础设计规范》中方法的计算结果进行对比和讨论。最后给出了在设计中可以直接采用的单桩竖向弹性刚度。