岛状多年冻土桥梁桩基回冻后桩侧摩阻力的试验研究

为了研究岛状多年冻土地区桥梁桩基回冻后的桩侧摩阻力变化规律,在大兴安岭地区浇筑了1根长15m、直径1.2m的试验桩,并在试验桩所在区域布设了智能温度监测系统,结合采集的温度数据综合判断桩基回冻进程,并指导桩基回冻后的静载试验,测出桩基回冻后桩侧各土层的摩阻力值。试验结果表明:桩基回冻后桩侧各土(岩)层摩阻力的实测值均高于设计值,提高率在13%~35%之间。     

桩芯介质对管式能量桩换热效率的影响

管桩在中国大部分地区已经取得了较多的应用,现阶段能量桩的发展已不再局限于传统桩基础中,管桩桩基中能量桩技术也逐渐得到应用。管桩式能量桩的传热模式有别于传统能量桩,可利用其内壁空腔,提高换热效率,不同桩芯介质条件下,管桩式能量桩的换热效率有较为显著的区别。采用室内模型试验和数值模拟的方法,测得不同桩芯介质情况下管式能量桩及其桩周土体温度场的变化规律,通过控制循环导管内导热液体的流速改变能量桩的循环模式,续而探讨分析不同桩芯介质及循环流速下管式能量桩在实际运行过程中的换热效率。研究结果表明：试验条件下,桩芯介质为水的管式能量桩换热效率要高于桩芯介质为干砂的管式能量桩,且其在循环稳定时的桩身温度变化值和桩周土体的温度变化值也高于桩芯介质为干砂的情况,表明不同桩芯介质对管式能量桩的桩土温度场有显著影响,进一步验证了可通过改变管式能量桩内壁空腔的介质来提高其换热效率的可行性;同时,结合数值模拟结果发现流速的增大可以提高能量桩的换热效率,但是影响较小,而提高能量桩运行时的流速需要耗费额外的能源,表明在实际工程应用中通过提高流速的方法增加能量桩的换热效率具有较低的经济性,实际运行中的能量桩其流速满足建筑制冷供暖需求即可。     

青藏公路多年冻土区碎石路基试验工程的降温分析

为解决多年冻土地区路基的融沉变形,防止冻土上限进一步下降,应用碎石路基主动保护冻土,是目前兴起的一种新措施。依托平行于青藏公路的试验工程,动态监测路基内温度,通过现场测试结果分析普通路基与碎石路基内的温度变化,揭示碎石路基的降温效果。结果表明,碎石路基具有一定的降温效果,适于在多年冻土地区应用。     

夏季工况下扩底能量桩单桩热力学响应分析

能量桩是一种兼具承载性能和换热载体双重功能的建筑节能新技术。将大直径扩底灌注桩内部的声测管底部连通形成环路，在桩基完整性检测完成后作为浅层地温能换热管道，即可形成大直径扩底能量桩。依托南京市某扩底桩基础工程项目，开展建筑荷载与温度联合作用下大直径扩底能量桩的热力响应特性现场试验；实测夏季工况下桩身温度与应变的发展规律，初步探讨热致应力变化规律。基于荷载传递法，考虑桩体温度不均匀分布及扩大头的作用，建立热力耦合作用下扩底能量桩工作特性的简化分析方法，分段求解得到任意温度-荷载组合作用下的桩体变形和桩身应力；通过与现场试验数据进行对比，验证了理论方法的可靠性。研究结果表明：桩顶建筑荷载会使桩顶的约束增大1～1.25倍；相较于等直径桩，扩底桩能够减少约26%的桩端应力，扩大头可有效提高能量桩在温度-荷载联合作用下的承载潜能。     

东北岛状多年冻土分布特点及其公路路基设计对策

以东北岛状多年冻土的冻土温度高、受地表植被及土质岩性和地表水影响大、分布面积小、冻土厚度薄等特征为依据,结合对已有的多年冻土区公路建设的成果提炼后再创新,按预先融化冻土、控制冻土融化速率和保护冻土的路基设计原则,分别提出了冻土厚度小于2 m、大于2 m的路基设计技术方案,对东北岛状多年冻土区的公路路基设计具有重要指导意义.     

软土地基中CFG桩单桩施工引起的超静孔隙水压力

当采用振动沉管法施工CFG桩时,沉管的振动和挤压效应将对桩周土产生极大的扰动,对饱和软粘土则会引起很大的超静孔隙水压力。通过某工程现场CFG桩施工所观测的桩周超静孔压数据的分析和整理,系统研究了单桩施工产生的超静孔压的发生发展过程,分析了超静孔压在桩周径向及深度上的分布,探讨了超静孔压的消散规律,以期为优化这类桩的施工以及合理桩间距的确定提供现场实测资料。     

循环荷载下混凝土单桩-冻土流变效应试验

为明确冻土地区混凝土桩基在循环荷载作用下桩土流变效应对桩端位移、桩端阻力以及桩侧冻结应力的影响,利用在冻土中的混凝土模型桩顶端施加正弦波循环荷载的方法,包括改变循环荷载大小、加载频率和冻土温度,开展了循环荷载下桩土流变效应的研究.结果表明:循环荷载大小、荷载频率及冻土温度是影响混凝土单桩-冻土流变效应的主要因素;冻土流变效应的存在,致使桩侧冻结应力随时间推移而降低,而桩端阻力逐渐变大;荷载频率增大,桩侧冻结应力也随之变大,而趋于稳定的时间较短;温度升高,桩端位移就越大,桩侧冻结应力越小,其趋于稳定所需时间也较长;对于多年冻土区桩基础,在设计及运营中应尽量保持及降低冻土的负温,降低荷载频率.     

青藏公路热棒路基在多年冻土地区降温效果分析

青藏公路多年冻土地区路基病害是制约青藏地区道路发展的一个重要问题。热棒是防止多年冻土路基上限下降的措施,为了研究热棒路基的降温效果,动态监测青藏高原五道梁地区百米路基试验路段的温度变化,通过与一般路基对比,分析了热棒路基在多年冻土地区的降温效应。研究发现:热棒路基能够有效地降低路基温度、保护冻土和增强路基热稳定性。     

上海长江大桥钢管桩外加电流阴极保护的实时监测系统设计研究

介绍了应用于上海长江大桥水下钢管桩外加电流阴极保护的实时监测系统。在设计中考虑了数据采集、数据通讯、协议连接以及电磁干扰等内容。阴极保护实时监测系统由上位机处理系统、数据中转设备、前端监测器、恒电位仪、水下组合体以及连接电缆等部分组成;并在专用的实时监测软件的控制下进行工作。用户通过本系统可以实时地获得全部92个承台的阴极保护电位、阳极分电流以及恒电位仪总的输出电压、输出电流等参数,还可以远程开关恒电位仪。本系统运行操作简便,已在现场成功应用。     

基于高应变动测法桥梁桩基回冻后承载力试验研究

在大兴安岭岛状多年冻土地区浇筑了试验桩,桩基回冻后进行了高应变动测试验,测出了桥梁桩基承载力。试验结果表明,桩—土力学模型参数经修正后计算曲线与实测曲线拟合较好;高应变所测的承载力与静载试验结果较接近,两者的差异约为5.7%。本研究可为类似冻土条件下的桩基设计及承载力检测提供理论依据。     

典型多年冻土区公路地温观测研究

为了研究多年冻土区地温分布及其演化规律,基于国道G314线布伦口-红其拉甫段路基地温现场监测资料,采用热传导理论和非线性分析方法对沿线多年冻土地温数据进行回归拟合,建立了不同地段的地温波动预测模型。研究结果表明:不同监测时段的冻土地温变化规律基本相同,在2~3.5m深度范围内,温度降幅较大;3.5m以下温差变化相对缓慢,在0℃线左右波动,并逐渐趋于稳定。多年冻土地温预测值与实测值相关系数均在0.96以上,预测效果良好。研究成果可为冻土路基地温预测、变形监测和降温措施制定提供参考。     

青藏公路高温高含冰量多年冻土地区以桥代路工程研究

在青藏公路以桥代路的试点工程中,通过对桥梁桩基温度场及变形变化规律的研究,分析了以桥代路在高温高含冰量多年冻土地区的应用效果。研究表明:以桥代路的桩周冻土虽然需要较长时间才能回冻,但桩周冻土恢复热平衡后,可保持多年冻土的热稳定性,桥梁桩基的变形量微小,且稳定可靠。作为一项前瞻性研究,为青藏高速公路建设储备了技术资源,并指导了G214线高速公路的设计。对多年冻土地区的高速公路设计、施工具有重要的意义。     

青藏公路多年冻土地区桥梁桩基地基回冻时间的探讨

桩基础广泛应用于多年冻土地区,桩基施工带进多年冻土地基的热量,在自然传导过程中传给周围的多年冻土,使桩周一定范围内的多年冻土升温,冻土融化。桩周融土在冻土环境作用下逐渐冷却,进而恢复冻结状态,冻结承载力形成。这一过程需要的时间,控制着多年冻土区桥梁桩基及整个桥梁的施工工期,也是合理安排施工工期的重要依据,文中以直径1.2 m的桩基为研究实体工程,通过观测与有限元分析,对多年冻土区桩基回冻时间进行了探讨。     

考虑桩与冻土相互作用的单桩轴向静载数值分析

依据弹性地基梁的基本理论,提出了冻土弹簧刚度的计算方法,依托格尔木多年冻土桩基试验场试验桩,采用ANSYS中的实体单元和弹簧单元模拟桩与冻土的相互作用,基于“m”法建立了单桩桩土空间体系的有限元模型,进行轴向静载分析,有限元计算结果与实测值吻合较好,并与RANDOLPH法进行了比较。结果表明:文中提出的土弹簧刚度的计算公式能更好地反映多年冻土区桩土的相互作用效应,证明了该文方法的可行性。最后通过参数分析,给出了格尔木多年冻土区试验桩地质条件下单桩影响半径系数的取值范围,讨论了“m”值及配筋率对单桩Q-S曲线的影响。     

青藏铁路多年冻土地区路堤变形监测方法探讨

分析了多年冻土地区路堤变形机理。从测试原理、测试项目布设、仪器选择、测试元件的安装和埋设以及数据的采集等多方面重点讨论了如何在多年冻土地区建立一套完善、合理的监测系统。同时分析了测试数据中出现的一些异常现象的具体原因     

冻融条件下桩基侧摩阻力模型试验研究

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-1,-2,-5℃和-10℃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DK11 +685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.     

桥面融雪除冰能量桩热泵系统换热效率现场试验

基于能量桩的桥面工程主动式融雪除冰技术作为一种新型桥面融雪除冰技术，具有环保、节能等技术优势。依托江阴市征存路观风桥市政桥梁工程，开展能量桩供热桥面板的换热效率与热-力响应特性现场试验。在桩基础和桥面板中分别预埋聚乙烯管作为换热管，通过水泵驱动换热管中的流体循环，提取浅层地温能供热桥面板；沿桩身深度方向和在桥面板中布设了温度-应变传感器，用于监测试验过程中相应位置的温度和应变。试验分析冬季工况下，一根20 m的能量桩供热20 m²的桥面板时，流体、桥面板、桩的温度变化以及桥面板和能量桩的热致应力分布。研究结果表明：根据现场试验条件，环境温度为-4℃时，20 m能量桩供热20 m²桥面板可保证桥面板表面温度始终高于0℃，即平均每延米能量桩热泵系统可保障1 m²桥面板不冻结；温度的改变使得能量桩和桥面板中产生热致应力，桩身最大轴向热致应力出现在桩深10 m （50%桩长）处，约为-1.05 MPa，为混凝土抗拉强度（2.0 MPa）的52.2%，桩身最大轴向热致应力的温度响应约为0.205 MPa·℃^-1；桥面板中最大热致应力为0.77 MPa，为混凝土抗压强度（26.8 MPa）的2.9%，热致应力的温度响应为0.086 MPa·℃^-1；能量桩上部受到最大正摩阻力为21.1 kPa，下部受到最大负摩阻力为13.3 kPa；试验结束时桩顶热致位移为-0.239 mm，约0.03%桩径。     

光纤光栅传感器在高速公路隧道围岩变形实时监测中的应用

公路隧道工程的监测环境复杂,监测对象受到时空限制和施工环境制约,基于传统的机电测试技术的监测方法,很难实现远程实时动态监测。本文以张涿高速公路东马各庄隧道工程为背景,提出了一套关于隧道围岩动态实时监测所用光纤光栅传感器的选型、安装、调试的方法。对东马各庄隧道典型剖面的围岩位移、围岩压力和温度实现了远程动态实时监测。监测结果具有较好的稳定性,对类似工程具有很好的指导意义。     

地场温度对湿喷桩成桩质量影响的试验研究

为探索地场温度对湿喷桩成桩质量的影响，自行研制了地场温度现场测试系统，并开发了湿喷桩大型室内相似模型试验系统，研究了湿喷桩桩长范围内地场温度的季节性变化规律和地场温度对湿喷桩强度的影响规律。结果表明：地基16m范围内，地场温度以年为周期变化于12～20℃之间，气温是控制地场温度分布规律变化的主要因素，气温大于20℃时，地场温度随深度呈规则衰减趋势，在12～14m处趋于恒定；气温小于20℃时，地场温度随深度先增加然后递减，在12～14m处趋于恒定，拐点深度约为7m；地场温度变化对浅部湿喷桩强度存在较大影响，而7m以下，地场温度对湿喷桩强度影响较小，不同季节下湿喷桩强度差异不足3％。由此可见，地场温度是影响湿喷桩强度变化的重要因素，合理选择施工时间，可以提高湿喷桩成桩质量。     

青藏铁路昆仑山隧道渗漏水原因探讨

通过现场调查和监测,分析探讨了昆仑山隧道渗漏水排水不畅的原因、水的来源、 方向及保温方法,提出了多年冻土地区隧道修建时需要补充考虑的因素和采取的措施,为高原高 寒多年冻土地区修建隧道提供新技术和经验。