以中国青藏高原为代表的高寒高烈度地区,由冻融循环作用导致的材料性能劣化和气候变暖导致的多年冻土退化问题日益严峻,给桥梁桩基础抗震性能评估带来巨大挑战。为系统研究多年冻土退化以及材料冻融劣化对桥梁桩基础抗震性能的影响,确保其合理的抗震设计,该文建立考虑多年冻土退化和材料冻融劣化的桩-冻土相互作用有限元模型,对比分析了不同因素对多年冻土区桥梁桩基础抗震性能的影响机制。研究结果表明:随着桥梁服役时间的增加,桩-冻土体系的水平承载力、等效刚度和耗能能力均呈下降趋势;多年冻土退化与材料冻融劣化的叠加效应对桩基础抗震性能的影响更显著,具体表现为在桥梁服役100年时,桩-冻土体系的水平承载力降至初始值的55%左右,但仅考虑多年冻土退化时,其水平承载力降至初始值的89%左右。因此,如果忽略材料冻融劣化的影响,会导致桥梁桩基础抗震性能评估结果偏不安全。在多年冻土区桥梁桩基础的抗震性能分析中,除了考虑多年冻土退化的影响,还必须充分考虑材料冻融劣化的影响。
主要介绍冻胀的防御措施以及应用效果,对比光伏支架基础经济性和适用性等优劣势,从而总结地基土壤改良方式、桩基础埋深、柔性材料隔离及新型斜面基础防治措施,科学施策,获得抗冻胀效果显著的方法,例如保温法、涂敷法、套管法及钢管螺旋桩等,有利于减少季节性冻土对光伏支架设备的干扰,提供解决冻胀防治新技术和措施。
为了研究季节性冻土可能引起光伏支架基础因冻胀融沉产生较大位移,导致光伏板波浪式变形,影响光伏发电效率的问题,文中通过对季节性冻区光伏支架基础的冻胀危害和冻胀防治措施进行综述,基于有限元模型分析冻土力学和基础冻胀原理,探讨光伏基础经济性和适用性等因素。结果汇总了地基土的改良、桩基础的埋深、柔性材料隔离及新型斜面基础4类冻胀防治措施,经过分析与评价得出保温法、涂敷法、套管法及钢管螺旋桩抗冻胀融沉效果好,为季节性冻土区地面光伏系统支架基础工程施工及基础的冻胀防治提供新方法和参考。
在全球大气升温、气候变暖以及人为因素干扰的情况下,冻土上限的变化对多年冻土地区的工程基础会有不同程度的影响,使其承载能力会发生一定程度的改变。本文选取活载为中-活载和ZKH活载模式,结合青藏铁路桥梁桩基承载性能问题,进行了基桩的数值模拟分析。通过在冻土上限变化条件下基桩的内力和变位的对比,评价桩基在冻土上限变化时2种模式的活载作用下桥梁桩基各性能指标的安全储备。为多年冻土桥梁的桩基础设计与施工提供一定参考。
基于非稳态温度场控制方程,结合冻土桩基的特点,考虑边界条件和冻融相变过程,建立伴有相变的桩基非稳态温度场有限元计算模型。实例计算结果表明,在冻土区浇筑混凝土桩,对桩周围冻土的地温场将产生较长时间的影响。