第 卷 第 期 年 月 公 路 交 通 科 技!"#$ %&' &! $ '( )*+*,'- *11 *&*./***1 冻 融 条 件 下 桩 基 侧 摩 阻 力 模 型 试 验 研 究 张 向 东 柴 源 刘 佳 琦 高 健 辽 宁 工 程 技 术 大 学 土 木 与 交 通 学 院 辽 宁 阜 新 摘 要 基 于 自 制 的 冻 融 循 环 模 型 桩 试 验 系 统 对 桩 土 间 土 体 融 沉 引 起 的 桩 侧 摩 阻 力 进 行 了 室 内 试 验 主 要 研 究 了 不 同 含 水 率 土 体 中 模 型 桩 在 冻 结 温 度 分 别 为... 2 和. 2 时 桩 侧 摩 阻 力 的 变 化 规 律 结 果 表 明 桩 侧 摩 阻 力 在 一 定 范 围 内 随 冻 结 温 度 降 低 而 增 大 桩 侧 摩 阻 力 随 土 体 含 水 率 的 变 化 而 变 化 且 存 在 一 个 界 限 含 水 率 低 于 界 限 含 水 率 时 侧 摩 阻 力 随 含 水 率 的 增 大 而 增 大 反 之 则 随 含 水 率 的 增 大 而 降 低 最 后 联 系 温 度 与 含 水 率 对 桩 侧 摩 阻 力 的 作 用 关 系 基 于 荷 载 传 递 法 提 出 了 考 虑 温 度 影 响 因 子 的 冻 融 土 体 中 桩 侧 摩 阻 力 计 算 模 型 并 以 沈 阳 地 铁 中 段 > B/ 联 络 站 建 设 工 程 为 例 对 施 工 过 程 中 的 桩 基 受 力 情 况 做 了 现 场 监 测 数 值 计 算 结 果 与 现 场 监 测 结 果 吻 合 程 度 较 好 验 证 了 所 建 立 本 构 关 系 模 型 的 有 效 性 关 键 词 道 路 工 程 桩 基 冻 融 循 环 侧 摩 阻 力 模 型 桩 本 构 关 系 中 图 分 类 号 %5* 文 献 标 识 码, 文 章 编 号./..!4!# +!#!!86&*,+@7 8$,6: 9658 @,=! $ %&' 9 %!5&# ; 9! "!# 3&$!&8($ 8!" #($'&&#&(!$'( '&$ &$ #& &&$$-6(#&$$!! &'&$ ($'&"! $"&! ('.... 2-%! &&!"&!!'&$ &&&! ('$&&! '&$ $ "!!&(& $!&"( "!!" '&&&!!'&$ &&&!"&& "!! "&(!!'&$ $&&&!"&&-;# #! ('$ ""! '&$! ($'&$ 8!" &&$!('&''&$ &$!$ & (!$-%!& '!& & ($8& > B/!# &"# ('!'$ && & '&&($ 8&-%!((' & &""!!$ ( &!&!$#!&&!$ &($&'- $% &! $ ' $ 8!" # &$ ($' & ' 引 言 随 着 经 济 建 设 的 快 速 发 展 和 高 铁 工 程 在 全 国 的 兴 起 桩 基 工 程 在 各 类 环 境 中 应 用 越 来 越 广 泛 近 年 来 在 许 多 地 区 尤 其 是 季 节 性 冻 土 地 区 由 于 设 计 时 未 考 虑 桩 侧 摩 阻 力 的 影 响 而 出 现 大 幅 度 沉 降 导 收 稿 日 期.. 基 金 项 目 高 等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 联 合 项 目 作 者 简 介 张 向 东 1. 男 吉 林 榆 树 人 博 士 生 导 师 教 授 *"$*(
公 路 交 通 科 技 第 卷 致 建 筑 物 倾 斜 开 裂 而 无 法 使 用 的 现 象 频 频 出 现 因 此 桩 侧 摩 阻 力 引 起 建 筑 物 的 损 坏 已 经 引 起 岩 土 工 程 界 的 重 视 在 设 计 中 如 何 考 虑 负 摩 阻 力 的 影 响 成 为 桩 基 问 题 研 究 的 热 点 之 一 许 多 学 者 通 过 室 内 冻 土 力 学 试 验 和 模 型 试. 验 提 出 了 长 年 冻 土 区 域 内 桩 侧 摩 阻 力 与 温 度 水 分 土 颗 粒 组 成 以 及 桩 端 土 强 度 有 一 定 的 非 线 性 关 系! 等 利 用 自 由 衰 减 的 信 号 通 过 ; 转 换 和 功 率 谱 密 度 估 测 冻 土 桩 端 土 强 度 和 桩 侧 摩 阻 力 的 变 化 关 系 等 基 于 数 值 模 拟 和 模 型 试 验 研 究 了 高 温 冻 土 地 区 现 浇 混 凝 土 的 水 化 热 温 度 场 和 桩 基 负 摩 阻 力 之 间 的 关 系! 分 析 研 究 了 影 响 季 节 性 冻 土 在 水 平 荷 载 不 同 环 境 温 度 下 对 桩 侧 摩 阻 力 的 影 响 结 果 表 明 在. A. 2 的 变 化 过 程 中 桩 端 有 效 弹 性 刚 度 呈 明 显 增 强 趋 势 并 减 少 了? A? 的 桩 身 侧 摩 阻 力 但 以 上 研 究 大 多 都 为 定 性 研 究 较 少 涉 及 桩 基 侧 摩 阻 力 随 温 度 变 化 的 定 量 分 析 过 程 且 冻 土 作 为 一 种 复 杂 的 多 相 介 质 其 力 学 性 能 与 一 般 土 质 有 显 著 不 同 尤 其 对 于 季 节 性 冻 土 这 类 冻 融 循 环 交 替 的 土 质 受 温 度 含 水 率 荷 载 作 用 等 因 素 影 响 强 烈 况 且 工 程 现 场 环 境 变 化 不 一 冻 融 循 环 下 的 桩 基 承 载 特 性 亦 表 现 出 较 大 / 差 异.1 关 于 季 节 性 冻 土 区 域 桩 身 侧 摩 阻 力 计 算 方 法 的 参 考 文 献 更 是 少 之 又 少 很 多 现 场 工 程 都 无 法 采 用 准 确 的 模 型 进 行 计 算 分 析 因 此 本 文 就 辽 西 季 节 性 冻 土 地 区 钻 孔 灌 注 桩 进 行 模 型 试 验 将 土 体 温 度 和 含 水 率 作 为 主 要 因 素 考 虑 在 内 尽 可 能 排 除 其 他 因 素 影 响 详 细 阐 述 了 冻 融 条 件 下 桩 身 侧 摩 阻 力 的 变 化 规 律 并 基 于 荷 载 传 递 法 的 基 础 之 上 改 进 了 冻 融 条 件 下 桩 身 侧 模 阻 力 的 计 算 模 型 - 试 验 概 况 -.- 试 验 土 体 性 质 本 次 试 验 采 用 辽 西 地 区 阜 新 市 绿 地 建 筑 工 地 基 坑 粉 质 黏 土 土 体 经 过 曝 晒 粉 碎 及 筛 选 后 土 样 不 均 匀 系 数 C*1 曲 率 系 数 C* 其 余 各 项 基 本 物 理 性 质 指 标 见 表 表 未 冻 土 物 理 力 学 性 质 %,",%,"$$ #!#" 土 的 颗 粒 成 分? 干 密 度 液 限 D * D E $ "? * D* * (. 塑 限 9? 塑 性 黏 聚 力 摩 擦 角 指 数 < < J * 1*1 */ * /* * * * * -. 试 验 仪 器 试 验 仪 器 采 用 自 主 开 发 研 制 的 冻 融 循 环 试 验 箱 试 验 箱 尺 寸 为 ( (* ( 长 宽 高 具 体 构 造 如 图 所 示 试 验 系 统 由 加 载 装 置 低 温 恒 温 循 环 试 验 箱 制 冷 装 置 和 数 据 采 集 仪 等 组 成 制 冷 系 统 最 制 冷 温 度 最 低 可 到 达. 2 在 2 制 冷 范 围 内 并 具 有 数 据 自 动 采 集 和 处 理 功 能 可 同 步 测 量 各 位 置 应 变 变 化 情 况 对 冻 土 环 境 中 模 型 桩 进 行 多 因 素 影 响 下 动 力 特 性 试 验 液 氮 瓶 荷 载 作 动 器 液 压 囊 式 蓄 能 器 压 缩 机 低 温 恒 温 循 环 器 冻 土 液 压 缸 位 移 传 感 器 恒 温 试 验 箱 保 温 层 制 冷 通 道 图 冻 融 循 环 试 验 系 统 简 图 混 凝 土 吊 梁 16 通 道 数 据 采 集 仪 ),%, ##%.,," -. 模 型 桩 的 选 取 如 果 参 照 规 范 标 准 与 工 程 桩 保 持 一 致 需 要 制 作 直 径 (( 的 混 凝 土 灌 注 桩 因 其 直 径 过 小 在 实 验 室 内 操 作 比 较 复 杂 所 以 试 验 选 用 无 缝 钢 管 作 为 动 力 试 验 模 型 桩 进 行 代 替 钢 管 外 径 为 (( 壁 厚 为 (( 长 为 (( 其 中 埋 置 于 土 体 中 的 长 度 约 (( 根 据 理 论 换 算 理 论 设 计 桩 与 模 型 桩 相 关 系 数 见 表 几 何 相 似 比 表 & 模 型 桩 相 关 参 数 比 例 & #"$" 质 量 密 度 相 似 比 抗 弯 刚 度 相 似 比 力 相 似 比 L *1L */ L * L 试 验 前 在 桩 身 上 按 顺 序 沿 加 载 方 向 粘 贴 电 阻 式 应 变 片 应 变 片 导 线 沿 桩 身 延 长 接 出 到 通 道 的 数 据 采 集 仪 上 桩 身 每 隔 ( 间 隔 布 置 一 对 应 变 片 桩 头 处 不 布 置 共 布 置 对 应 变 片 外 表 面 用 防 水 材 料 进 行 包 装 防 止 其 在 冻 融 循 环 的 过 程 中 造 成 损 坏 -. 试 验 过 程 为 了 研 究 土 体 含 水 率 对 试 验 结 果 的 影 响 参 照 文 献 中 关 于 冻 土 在 动 荷 载 下 强 度 的 试 验 研 究 按 照 类 似 的 梯 度 将 筛 选 后 的 土 体 配 制 成 含 水 率 分 别 为 *? */1? /*? *1? 配 置 后 实 *
第 期 张 向 东 等 冻 融 条 件 下 桩 基 侧 摩 阻 力 模 型 试 验 研 究 测 值 种 不 同 的 试 验 用 土 均 匀 搅 拌 后 分 层 均 匀 压 实 于 模 型 试 验 箱 内 质 量 密 度 控 制 在 *1 A * ( 之 间 压 实 土 体 的 同 时 将 个 温 度 传 感 器 预 埋 于 其 中 温 度 传 感 器 埋 置 于 距 离 桩 周 围 壁 ( 附 近 埋 设 等 差 深 度 试 桩 底 部 布 置 一 个 位 移 传 感 器 位 移 传 感 器 探 头 与 桩 顶 对 齐 用 于 测 量 加 载 时 桩 体 位 移 准 备 工 作 完 成 后 进 入 试 验 阶 段 将 整 个 试 件 箱 内 温 度 从 室 温 采 用 正 弦 方 式 历 时! 降 低 至 设 定 温 度 待 各 埋 深 处 温 度 传 感 器 所 测 值 与 设 定 值 基 本 达 成 一 致 时 后 制 冷 装 置 不 再 继 续 工 作 进 入 自 然 回 温 状 态 此 时 荷 载 系 统 根 据 设 定 值 可 为 模 型 桩 基 提 供 压 应 力 由 阀 控 作 动 器 将 力 施 加 于 桩 计 算 机 控 制 系 统 采 集 桩 头 当 前 所 承 受 的 荷 载 与 设 定 值 进 行 比 较 后 输 出 控 制 信 号 采 集 装 置 则 收 集 桩 身 上 的 个 应 变 片 传 回 的 实 时 应 力 值 以 及 桩 顶 处 的 位 移 传 感 器 所 测 得 的 试 桩 沉 降 量 试 验 结 果 与 分 析.- 温 度 时 间 变 化 规 律 桩 基 位 于 冻 土 中 时 与 位 于 其 他 土 体 中 不 同 冻 土 土 体 温 度 下 降 到 2 以 下 发 生 剧 烈 相 变 土 体 中 冰 晶 含 量 增 多 并 与 桩 身 形 成 冻 结 力 进 而 加 强 了 桩 的 侧 摩 阻 力 文 献. 中 指 出 温 度 是 控 制 冻 土 动 强 度 变 化 特 性 的 主 要 因 素 之 一 而 温 度 受 试 验 装 置 和 外 界 环 境 的 影 响 变 化 规 律 比 较 复 杂 冻 融 循 环 的 土 体 监 测 温 度 随 时 间 变 化 曲 线 是 后 续 研 究 的 重 要 前 提 图 为 该 试 验 过 程 中 含 水 率 为 /*? 土 样 的 温 度 随 时 间 变 化 曲 线 温 度 / 2 15 1 5-5 -1-1 -2-5 -1 1 2 3 4 5 6 7 8 时 间 /h 图 & 温 度 时 间 变 化 曲 线 )&$!,!- 可 见 在 不 同 冻 结 温 度 的 试 验 中 装 置 均 按 照 事 先 制 定 的 温 度 在! 时 准 确 达 到 最 低 温 度 随 后 进 入 自 然 升 温 状 态 中 温 度 升 高 速 度 逐 渐 降 低 一 般 在! 时 已 达 到 室 内 正 常 温 度. 温 度 和 含 水 率 与 桩 侧 摩 阻 力 的 关 系 鉴 于 文 献 中 所 做 类 似 试 验 采 用 的 冻 结 温 度 从. A 2 之 间 本 次 试 验 将 模 型 桩 在 冻 结 温 度 ( 分 别 为.... 下 经 历 次 冻 融 循 环 通 过 数 据 采 集 装 置 直 接 得 出 桩 土 位 移 以 及 换 算 得 出 的 桩 身 侧 摩 阻 力 实 测 桩 头 位 移 与 桩 侧 摩 阻 力 的 变 化 曲 线 绘 制 成 图 为 了 研 究 桩 基 侧 摩 阻 力 在 冻 融 土 体 中 的 表 现 特 征 首 先 需 要 区 分 冻 融 界 限 和 桩 基 中 性 点 的 位 置 在 关 闭 制 冷 装 置 后 对 土 体 各 埋 深 温 度 传 感 器 测 值 如 表 所 示 此 时 冻 土 表 层 融 化 深 度 约 ( 表 融 化 试 验 时 冻 土 各 埋 深 温 度 值 $!##"#$% %. 深 度 ( 温 度 2 深 度 ( 温 度 2 深 度 ( 温 度 2 *.*.*/ *.*.* 根 据 测 得 数 据 和 相 关 试 验 结 果 表 明 从 图 中 的 个 图 可 以 看 出 受 土 体 与 桩 身 发 生 的 冻 结 力 影 响 冻 融 过 程 中 桩 侧 摩 阻 力 与 桩 土 位 移 经 历 了 个 阶 段 强 化 阶 段 弱 化 阶 段 和 稳 定 阶 段 达 到 峰 值 前 为 强 化 阶 段 侧 摩 阻 力 伴 随 着 桩 土 位 移 的 增 大 而 迅 速 增 大 直 至 达 到 峰 值 然 后 进 入 弱 化 阶 段 在 该 阶 段 侧 摩 阻 力 随 桩 土 位 移 的 增 大 而 减 小 最 终 达 到 一 个 稳 定 值 分 析 土 体 的 冻 结 温 度 峰 值 可 以 发 现 以 冻 结 温 度. 2 为 例 含 水 率 为 *? */1? /*? *1? 下 对 应 的 桩 身 侧 摩 阻 力 峰 值 分 别 为 * * */ * 4< 可 以 看 出 在 相 同 冻 结 温 度 下 侧 摩 阻 力 峰 值 大 小 与 土 体 含 水 率 有 关 且 存 在 一 个 界 限 含 水 率 由 图 两 者 对 比 看 出 在 冻 结 温 度 从. A. 2 的 变 化 过 程 中 桩 身 侧 摩 阻 力 随 着 温 度 的 降 低 也 出 现 了 不 同 幅 度 的 增 大 在 此 过 程 中 含 水 率 为 *? 和 */1? 的 曲 线 还 出 现 水 平 位 移 由 图 $ 两 者 对 比 看 出 当 (. 2 后 土 体 已 经 冻 结 成 型 桩 侧 模 阻 力 随 温 度 降 低 而 增 大 的 值 已 经 很 少 这 与 崔 托 维 奇 研 究 结 果 吻 合 其 认 为 当 ( C. 2 左 右 桩 基 侧 摩 阻 力 会 增 加 到 一 个 极 限 值 为 更 直 观 系 统 地 观 察 侧 摩 阻 力 与 含 水 率 温 度 的 关 系 将 不 同 含 水 率 不 同 温 度 的 侧 摩 阻 力 与 桩 土 位 移 曲 线 中 的 最 大 值 连 接 成 一 条 曲 线 绘 制 在
/ 公 路 交 通 科 技 第 卷.5.3.1 15.35%.5 15.35%.3.1 5 1 15 2 5 1 15 2 25 3 (a) T=-1 (b) T=-2 1. 15.35% 1.4 1.2 1. 15.35% 5 1 15 2 25 3 5 1 15 2 25 3 (c) T=-5 (d) T=-1 图 不 同 温 度 下 侧 摩 阻 力 随 位 移 变 化 曲 线 )#,-.%$",#$! 同 一 坐 标 中 绘 制 成 图 如 图 所 示 当 冻 结 温 度 在. A. 2 范 围 内 同 一 含 水 率 土 样 桩 侧 摩 阻 力 随 冻 结 温 度 的 降 低 而 增 大 其 变 化 递 增 趋 势 已 基 本 接 近 于 线 性 变 化 1.4 1.2 1. 15.35% -2-4 -6-8 -1 温 度 / 图 1 温 度 侧 摩 阻 力 变 化 规 律 )1$!-#, 调 整 横 纵 坐 标 轴 后 得 出 含 水 率 侧 摩 阻 力 变 化 曲 线 如 图 所 示 观 察 其 变 化 规 律 可 以 得 出 界 限 含 水 率 的 位 置 一 般 位 于 含 水 率? A1? 之 间 侧 摩 阻 力 在 低 于 界 限 含 水 率 时 随 含 水 率 的 增 大 而 增 大 在 高 于 界 限 含 水 率 时 随 含 水 率 增 大 而 减 小 1.4 1.2 1. -1-2 -5-1 15.35 29 28.56 37.91 含 水 率 /% 图 含 水 率 侧 摩 阻 力 变 化 规 律 )!,-#, 本 构 关 系 模 型 修 正 研 究 冻 融 循 环 下 桩 侧 摩 阻 力 问 题 实 质 上 要 知 道 桩 土 相 对 位 移 以 及 侧 摩 阻 力 与 桩 土 温 度 场 之 间 的 关 系 就 可 以 了 解 桩 侧 摩 阻 力 的 分 布 情 况 为 进 一 步 精 确 研 究 侧 摩 阻 力 与 温 度 之 间 关 系 现 取 根 试 验 桩 设 其 周 长 为 现 从 桩 任 意 深 度 处 取 微 段 $ 微 分 单 元 体 所 产 生 的 侧 摩 阻 力 为 其 受 力 图 如 图 所 示 根 据 力 的 竖 向 平 衡 条 件 可 导 出 桩 的 荷 载 传 递 基
第 期 张 向 东 等 冻 融 条 件 下 桩 基 侧 摩 阻 力 模 型 试 验 研 究 1 ds (x) N (x) t (x) N (x)+dn (x) 图 桩 土 计 算 单 元 体 模 型 )2"# $"",",!" 本 微 分 方 程 为 $ $ 式 中 为 桩 身 截 面 积 为 桩 身 混 凝 土 弹 性 模 量 假 设 土 体 位 于 弹 塑 性 阶 段 时 在 不 考 虑 土 体 分 层 情 况 下 桩 土 相 对 位 移 间 存 在 着 简 化 计 算 公 式 即 ( ) 23 #. &!! 式 中 % 槡 4 %! &! # #. [ ( ) ]! &! 4 为 桩 身 长 度 # 为 地 层 沉 降 分 布 曲 线 的 斜 率. 为 桩 顶 荷 载 % 为 桩 周 土 单 位 厚 度 土 的 刚 度 系 数 对 于 式 进 行 一 次 求 导 得 $3 $ #. &!! 22 本 文 所 研 究 的 本 构 模 型 一 般 只 针 对 于 桩 基 础 而 桩 基 一 般 都 可 视 为 轴 对 称 模 型 根 据 笛 卡 尔 坐 标 土 的 颗 粒 成 分? E* * E E* D* 系 下 三 围 非 稳 态 热 传 导 微 分 方 程 设 测 量 点 离 桩 身 水 平 距 离 为 埋 设 深 度 为 3 对 于 轴 对 称 带 相 变 的 热 传 递 问 题 在 笛 卡 尔 坐 标 系 下 用 柱 坐 标 可 将 温 度 ( 描 述 为 $( $ $ $ $( $ ( $ $3 式 中 为 土 体 体 积 比 热 容 为 土 体 导 热 系 数 将 式 代 入 式 中 可 得 $( $ $ $ $( $ #.! &!5 式 中 为 待 定 系 数 因 图 中 温 度 与 侧 摩 阻 力 的 变 化 关 系 趋 近 于 线 性 变 化 对 其 试 验 数 据 按 线 性 关 系 进 行 拟 合 确 定 即 可 获 得 待 定 系 数 根 据 式 将 式 代 入 荷 载 传 递 基 本 微 分 方 程 可 得 桩 侧 摩 阻 力 6 &3 ( ) 6 &3 7 槡 ( $ $( $3 # 槡 $ 可 见 如 果 能 够 测 出 温 度 随 时 间 变 化 曲 线 的 斜 率 再 通 过 现 场 试 验 的 方 式 获 取 桩 周 土 体 物 理 力 学 性 质 通 过 式 可 得 出 有 温 度 影 响 因 子 下 的 桩 身 侧 摩 阻 力 应 用 实 例 表 1 现 场 土 样 物 理 力 学 参 数 指 标 1%,",%,"$ ##""$" 沈 阳 地 铁 中 段 联 络 站 建 设 工 程 是 地 铁 中 一 个 重 要 组 成 部 分 联 络 站 位 于 工 程 段 之 间 > B/ 处 该 基 坑 土 质 属 于 典 型 粉 质 性 黏 土 现 场 测 得 的 土 体 物 理 力 学 性 质 参 数 见 表 干 密 度 $ (. 液 限 "? 塑 限 9? 塑 性 指 数 < 黏 聚 力 < 摩 擦 角 J * */ * */ 1* /* * * * 该 工 程 基 础 桩 径 / ( 桩 身 长 约 * ( 桩 身 采 用 混 凝 土 混 凝 土 弹 性 模 量 C* 4< 设 计 要 求 单 桩 竖 向 承 载 力 设 计 值 为 + 地 表 * A* ( 为 素 填 土 * A* ( 为 粉 质 黏 土 层 地 下 水 埋 深 为 */ A/* ( 本 场 地 环 境 类 型 属 类 桩 身 插 入 持 力 层 深 度 * ( 充 盈 系 数 * 为 研 究 桩 周 土 和 桩 侧 摩 阻 力 之 间 的 关 系 在 成 桩 过 程 中 将 振 弦 式 应 变 计 埋 设 于 桩 身 不 同 深 度 的 个 断 面 每 个 断 面 埋 设 个 通 过 现 场 监 测 得 到 实 时 桩 身 侧 模 阻 力 的 数 值 桩 的 顶 部 沉 降 采 用 在 桩 顶 安 装 的 位 移 传 感 器 测 量 得 到 在 第 年 年 末 即 成 桩 后 $ 内 一 直 保 持 对 桩 身 应 变 沉 降 量 及 桩 周 土 的 温 度 进 行 跟 踪 测 量 经 过 冬 季 休 工 阶 段 后 在 第 年 的 春 季 气 温 上 升 至 2 以 后 又 对 桩 身 进 行 了 多 次 监 测 分 析 两 次 监 测 时 间 跨 度 / $ 期 间 受 东 北 地 区 自 然 环 境 影 响 经 历 自 然 土 体 的 冻 融 过 程 得 出 数 据 真 实 可 靠 将 上 述 实 测 的 桩 基 数 据 用 有 限 元 软 件,+: 进 行 分 析 计 算 根 据 桩 冻 土 体 系 受 力 的 对 称 性 建 立 有 限 元 模 型 进 行 计 算 模 型 中 冻 土 采 用 实 体 $ 单 元 竖 直 荷 载 设 为 + 后 经 处 理 分
公 路 交 通 科 技 第 卷 析 计 算 后 将 实 测 数 据 模 拟 数 据 以 及 用 优 化 冻 融 荷 载 传 递 模 型 计 算 的 数 据 绘 制 成 曲 线 图 进 行 分 析 图 表 明 本 文 所 建 立 的 本 构 模 型 的 数 值 计 算 与 现 场 监 测 结 果 吻 合 度 较 高 侧 摩 阻 力 /kpa 轴 力 /kn 1 2 3 4 5 6 7 1 8 1 6 1 4 1 2 1 8 6 沉 降 值 /mm 1 2 3 4 5 6 7 8 (a) 侧 摩 阻 力 - 沉 降 量 关 系 现 场 实 测 值 荷 载 传 递 法 有 限 元 模 拟 法 有 限 元 模 拟 法 荷 载 传 递 法 现 场 实 测 值 4 2 4 6 8 1 12 14 16 18 沿 桩 深 长 度 /m (b) 轴 力 - 桩 深 关 系 图 不 同 计 算 方 法 下 的 各 项 结 果 比 较 )'$ #!" #,",!"% 结 论 冻 土 的 冻 结 强 度 是 影 响 侧 摩 阻 力 大 小 的 主 要 因 素 故 冻 融 条 件 下 温 度 和 含 水 率 通 过 改 变 桩 侧 冻 结 力 影 响 桩 侧 摩 阻 力 的 强 度 大 小 冻 融 条 件 下 桩 侧 摩 阻 力 强 度 随 温 度 的 降 低 而 增 大 当 2(. 2 时 侧 摩 阻 力 随 温 度 降 低 而 增 大 的 趋 势 显 著 当. 2(. 2 时 侧 摩 阻 力 增 大 幅 度 降 低 桩 周 土 中 存 在 一 个 界 限 含 水 率 一 般 在? A1? 之 间 在 界 限 含 水 率 之 前 桩 侧 摩 阻 力 随 土 体 中 的 含 水 率 升 高 而 增 大 在 界 限 含 水 率 之 后 桩 侧 摩 阻 力 随 含 水 率 的 升 高 而 降 低 基 于 荷 载 传 递 法 和 双 折 线 模 型 联 系 温 度 与 含 水 率 对 桩 侧 摩 阻 力 的 作 用 关 系 提 出 了 有 温 度 影 响 的 冻 融 土 体 中 桩 侧 摩 阻 力 计 算 模 型 具 有 重 要 的 理 论 价 值 和 工 程 实 用 价 值 参 考 文 献 *#, 张 爽 唐 春 安 张 向 东 - 季 节 性 冻 土 地 区 高 铁 路 基 沉 降 研 究 - 东 北 大 学 学 报 自 然 科 学 版 /.-,+@! %,+@!8,+@ 7 8$ - $(!8'$ "# & ;,-+!& 5&# +$ /.- +@,)6 59: 9-4&( ; 8' #( <'&, #&( 6$,''! -$ &$ %!# 1/.-,+@ =5 @ =5-6! #$ &88& %(' ;$ $ # 8'!8(' <(&& 6 %!#$ 6%- <&"# + 6.- 赵 明 华 邹 丹 邹 新 军 - 基 于 荷 载 传 递 法 的 高 承 台 桩 基 沉 降 计 算 方 法 研 究 - 岩 石 力 学 与 工 程 学 报.-,= 4 8! =5 =5 78-( <;$&"! $ '	$ %&4!$ -!& 4!& $.- 周 幼 吾 郭 东 信 邱 国 庆 等 - 中 国 冻 土 4- 北 京 科 学 出 版 社 - =5:8" @5= 8 65 @8 - ; @$! 4-3 <& - 梁 波 陈 兴 冲 - 青 藏 铁 路 的 重 要 意 义 技 术 难 点 及 力 学 问 题 - 工 程 力 学 增 1.1-96,+@ 3 + 7 8! -%!! >#%!<(&$!4!<(&!8% "# - 4!& 1.1- 崔 托 维 奇,- 冻 土 力 学 4- 北 京 科 学 出 版 社 1/- %:%=)6-4!&; @$ 4-3 <& 1/- / 张 建 新 吴 东 云 - 桩 端 阻 力 与 桩 侧 阻 力 相 互 作 用 研 究 - 岩 土 力 学 / 1.-,+@8 5 8#-&! 6 " &&<$ 9&&< - $ 4!& / 1.-
第 期 张 向 东 等 冻 融 条 件 下 桩 基 侧 摩 阻 力 模 型 试 验 研 究 1 叶 真 华 周 健 唐 世 栋 - 黏 土 中 不 同 桩 端 条 件 下 桩 承 载 性 状 的 模 型 试 验 - 同 济 大 学 学 报 自 然 科 学 版 1.- :!8! =5 %,+@!8$ -4$%& <3 3!& #$<%' $& - % 5&# + $ 1.- 刘 锟 赵 春 风 - 不 同 桩 端 土 承 压 钻 孔 灌 注 桩 模 型 试 验 研 究 - 岩 土 工 程 学 报 1.1-965>,=!8-4$%&& 3$ <& $)9$ <8' & -!&@! 1.1- 李 永 波 张 鸿 儒 全 克 江 - 冻 土 桩 动 力 相 互 作 用 模 型 试 验 系 统 研 制 - 岩 土 工 程 学 报./- 96 : 8,+@ 8 5,+ >8 - '(4$%&#&( #(; 8'6 -!&@!./- 席 宁 中 - 试 论 桩 端 土 强 度 对 桩 侧 阻 力 的 影 响 - 建 筑 科 学. - 76+ 8! -,& & 6! 5$! <!<!&& - 3$. - @1/ 建 筑 桩 基 技 术 规 范 - @ 1/ %! $ 3$ < ;$&- 张 向 东 刘 家 顺 张 建 俊 等 - 地 铁 联 络 通 道 人 工 冻 结 粉 质 粘 土 变 形 与 温 度 特 性 试 验 研 究 - 公 路 交 通 科 技./-,+@ 7 8$ 965 8&!,+@ 8 / - '( &! " ( $ %('!&&, ; ##&<&4% -!"# $ %&' &! $ '(./- 张 淑 娟 赖 远 明 李 双 洋 等 - 冻 土 动 强 度 特 性 试 验 研 究 - 岩 土 工 程 学 报 / 1.11-,+@!8 9,6:8( 96! 8# -#(! ; & -!& @! / 1.11- 王 书 娟 陈 志 国 秦 卫 军 等 - 季 节 性 冰 冻 地 区 路 基 冻 胀 机 理 分 析 - 公 路 交 通 科 技 1. -,+@!8 +!8 6+8-4!&(,#&& $ ;& &; -!"#$ %&' &! $ '( 1. - 陈 伟 华 - 多 年 冻 土 区 桩 侧 冻 结 强 度 与 负 摩 阻 力 试 验 研 究 - 哈 尔 滨 哈 尔 滨 工 业 大 学 - + 8!- '(&! ;! $ +; <$ <(& - 6&%!# - 贺 炜 赵 明 华 邹 新 军 - 基 桩 荷 载 传 递 的 非 线 性 计 算 方 法 研 究 - 公 路 交 通 科 技./-,= 4 8! =5 78- $# + 4!$ 9$ %& <! -!"#$ %&' &! $ '(./- 上 接 第 页 1 秦 健 孙 立 军 - 沥 青 路 面 温 度 场 的 分 布 规 律 - 公 路 交 通 科 技 / /.- 6+ 5+ 98- $#,&'!<( %(';$ & < -!"#$ %&' &! $ '( / /.- 云 美 萍 杨 晓 光 李 盛 - 慢 行 交 通 系 统 规 划 简 述 - 城 市 交 通 1.1- :5+ 48' :,+@ 78 96! -, 3 "< <$ $ 3#&( -5 %&'! 1.1- 董 祥 沈 正 - 我 国 城 市 道 路 透 水 路 面 建 设 的 工 程 选 址 与 类 型 选 择 分 析 - 甘 肃 农 业 大 学 学 报. - =+@ 7 +! -,#&&! $ %#'!&5 <& <(& -@&, 5&#. - 董 祥 方 新 财 - 透 水 性 路 面 的 铺 面 材 料 与 工 程 应 用 - 筑 路 机 械 与 施 工 机 械 化 1 1.- =+@ 7 ;,+@ 78- < 4 $,'' <$ <(-$ 4!# & 4! 1 1.-