为了深入研究多年冻土地区铁路桥梁桩基础设计,基于多年冻土地区铁路桥梁桩基础承载力计算理论,分析实际工程中桩基础与多年冻土的相对位置不同情况下设计注意事项。一般冻土层厚度与桩基础有4种相对位置关系,表层季节融化层厚度决定桥梁承台的埋置原则。当多年冻土天然上限较高时,承台底埋置于人为上限之下≮0.25m,桩周阻力根据多年冻土厚度分别由冻结力提供或冻结力与摩阻力共同提供;当天然上限较低时,为了降低承台基坑开挖对地下多年冻土的扰动及减少工程投资,承台底面应上抬至地面之上≮0.3m,桩周阻力亦根据多年冻土厚度分别由冻结力提供或冻结力与摩阻力共同提供,这种情况下,季节融化层夏季融沉产生的负摩阻力对桩长的影响不可忽略。另外,多年冻土地区桥梁桩基设计需要采取一定措施如设置永久钢护筒、涂抹沥青渣油、回填卵砾石土等方法来降低后期病害。
研究发现温度场的变化会对高原冻土区桩基承载力产生影响,针对某铁路桥梁桩基出现的承载力下降现象,考虑桩土所处的复杂温度条件,采用ANSYS有限元软件建立桩基温度场模型,分析冻土温度场变化对该桩基承载力的影响。结果表明:承压水、太阳辐射和气候变暖等因素的作用使桩土界面温度升高,导致桩基础容许承载力下降,温度场对冻土区桩基稳定性的影响不可忽视,桩基础施工应尽量减少热量带入到冻土地区中,减小对冻土的热扰动。