季节性冻土地区如何防止接触网支柱基础发生冻拔破坏，一直是困扰铁路行业的难题。本文对季节性冻土地区接触网支柱基础选型进行详细分析，得出桩基础为季节性冻土地区接触网支柱基础的首选形式，提出了接触网支柱桩基础抗冻拔的具体措施，并结合工程实例对采用此类措施后桩基础抗冻拔的稳定性进行了分析验证。
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。
为探索季冻土区临水轻台结构冻拔冻害破坏机理,测试套筒防冻拔冻害技术的有效性,以长春某临水轻台群为研究对象,选择基土自然冻胀轻台结构与装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构相对比,用精密水准仪观测二者的寒期竖向位移动态。结果表明:基土自然冻胀轻台结构出现了冻拔位移冻害,各观测年冻拔位移曲线随气温均呈"半驼峰型"姿态发展,对应观测年的持续降温—持续低温—持续升温—正温时段,冻拔位移呈下降—上升—下降—稳定的变化特征;冻土的冻拔力推动轻台桩上拔引发冻拔位移冻害。观测装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构发现,其竖向位移长期在±5 mm的小位移区间平位波动,比自然冻拔轻台结构的平均冻拔位移减小了98%,表明套筒装置隔离了冻拔力对轻台结构的冻拔作用,冻拔位移冻害被有效遏制。勘验装有套筒防冻拔冻害装置的试验轻台结构,未发生"错动""台板拉裂"等典型冻拔位移冻害,印证了套筒防冻害装置对防治轻台结构冻拔位移冻害有实效。
利用有限元软件COMSOL自定义模块功能,将建立的水热力三场顺序耦合模型导入,模拟二维轴对称条件下多种螺旋桩在土体冻结过程中发生的冻拔,并设置光滑桩作对比.在冻深达到桩长全长时,全螺旋小叶片桩具有良好的抗冻拔效果(仅为光滑桩的19.5%).使用COMSOL内嵌热应力模块,模拟三维条件下螺旋桩抗冻拔过程,并与室内试验结果作对比.结果显示冻深只有桩长一半时,双螺旋小叶片桩明显减少桩体冻拔量.表明:通过数值分析可比选出抗冻拔的最优桩型,对于现场试验的光伏支架螺旋桩型设计提供参考.
目的:基于相似性原理,模拟实际工况中的降温冻结过程;通过室内试验确定最优桩型,并推导冻拔量与冻深的定量关系。创新点:1.进行季节性冻土区螺旋桩的自由冻胀试验;2.根据相似性原理,在室内试验过程中调整冷端温度与几何尺寸以缩短冻结时间;3.推导得到6种桩型冻拔量与冻结深度的定量关系。方法:1.通过相似性原理确定试验条件,模拟实际工况中的降温冻结过程;2.观测此过程中5种螺旋桩型的温度场、冻拔量和土压力随时间的变化规律,并设置一组光滑桩作为对比;3.根据冻拔量大小选取最优桩型,并推导冻拔量与冻深的定量关系。结论:1.螺旋桩冻拔量小于光滑桩,验证了螺旋桩抗冻拔的有效性;采用不同土样有相同规律。2.冻深达到0.9 m的季冻区,双螺旋大叶片桩抗冻拔效果最好;螺旋叶片建议设置在非冻区;冻拔量大小关系为:双螺旋大叶片桩<半螺旋大叶片桩<半螺旋小叶片桩<双螺旋小叶片桩<全螺旋桩<光滑桩。3.得到6种桩型冻拔量与冻深的线性关系。4.土中水开始冻结时土压力增大,含冰量稳定后土压力变化很小。
介绍了季节性冻土区涵洞基础处理的新措施——"置换法",即基坑换填不冻胀土来提高抗冻拔力的措施,对涵洞基础进行处理。
本文对季节冻土区桩基础的破坏形式及受力情况进行了分析,为实现对其抗冻拔稳定性的验算,和对其抗冻拔稳定条件中各变量的计算方法进行了讨论。同时,归纳总结了桩基础的抗冻拔措施,即:一般在弱冻胀或中等冻胀地基上修建允许变形的小建筑物时,可采用单一措施,但如果在强冻胀地区并且建筑物对变形要求很高时,往往单一措施难以达到防冻害的目的时,而且经济上也不合理时,就要采用综合措施。
结合寒冷地区某公园人工湖船台工程,通过现场试验,确定船台桩基切向冻胀力作用下的摩阻力值和上拔位移。对船台桩基采用刚性套筒或柔性套筒的抗冻拔方案建立试验船台,并和现场不采用抗冻拔措施的船台比较,发现采用加套筒方案,试验船台在寒期内产生的位移平均值为2～3mm,较自然冻拔船台位移小90%。考虑精密水准测量精度±2mm,船台基本上没有冻拔位移,证明抗冻拔措施成功、有效。
