为研究高寒地区后张预应力混凝土箱梁的纵向裂缝成因及损伤机理,采用钻孔法检测结构内部损伤特征,并利用Abaqus有限元软件分析孔道冻胀过程中的混凝土损伤行为。结果表明:低温环境下预应力孔道内水泥浆水化反应不充分、泌水受冻结冰膨胀是梁体混凝土沿纵向开裂的主要原因。冻胀过程中,孔道边缘混凝土率先受损,随后腹板内、外表面同时沿纵向开裂,底板顶面最晚出现纵向裂缝。基于纵向裂缝成因,提出采用排水注胶法,可有效地修复受损梁体。

针对青藏高原多年冻土区路基在地震作用下出现大量破坏这一实际问题,以G214公路工程地质条件为基础,以西宁台站、大武台站、都兰台站等实测地震加速度数据作为边界条件,建立有限元模型,计算地震荷载下多年冻土区路基动力学响应。计算了-0.2℃、-0.5℃、-0.8℃年平均地温工况下路基动力响应,并以此为基础研究温度对路基动力响应影响;以1、4、7、10月温度场计算结果为依托,计算了不同季节工况对路基动力响应影响;以5、10、15m高填路基为样本,通过动力分析,确定填方高度对路基动力响应影响;同时考虑阴阳坡效应对路基稳定性影响,对比分析阴阳坡侧动力响应差异,并对比分析各因素对路基动力稳定性影响权重,确定其中主要因素。研究结果表明:地震荷载作用下,填土高度对路基稳定性的影响大于季节及温度的影响;受路基阴阳坡效应的影响,阳坡侧路基位移峰值大于阴坡侧,路肩处阳坡侧水平位移峰值比阴坡侧高42.9%,阳坡侧坡脚水平位移比阴坡侧高42.8%;10月份为路基体受力及变形最不利季节,冻土地温越高,路基顶面及坡脚点位移幅值越大,且地温对坡脚点位移的影响大于路基中心点;在地震作用下,有明显阴阳坡效应的多年冻土路基坡...

为研究土的不同状态对桩基础桥梁地震反应的影响,以青藏线某跨度32m的高桩承台简支梁桥为工程背景进行分析。根据桩基础桥梁的振动特点,建立非线性有限元动力模型,分别分析冻土和非冻土2种不同状态下结构的地震响应。结果表明,冻土状态下承台加速度反应及振动频率较大,非冻土状态下承台的水平位移、桩尖压入变形及震后残余缝隙较大;非冻土状态下桩的水平位移较大,冻土状态下桩的剪力及弯矩最大值较大;冻土模型桩顶部内力较大,内力较大值的分布区域相对较小;非冻土模型桩底部内力较大;承台底部力~位移滞回曲线在冻土状态下呈滑移接触的特点,非冻土状态下呈饱满的纺锤状。

由于高速铁路对变形的高要求,在季节性冻土区修筑高速铁路,路基的防冻胀问题尤为关键。通过借鉴、分析国内外各行业对地基、路基填料的冻胀敏感性分类,以及国内外公路、铁路等行业对防冻层设置的具体技术要求和工程措施,结合哈大客运专线工程具体要求,讨论适应我国季节性冻土地区高速铁路路基填料的冻胀分类的技术指标。通过现场监测数据对比分析冻胀量沿路基冻深的分布状况,发现高速铁路路基冻胀变形量的70%出现在路基基床底层上部,以此来评价防冻层设置厚度。并应用有限元法进行数值计算,结果表明,使用改性A,B组填料的路基最大冻结深度要较使用普通A,B组填料的路基小20～30 cm,同时回暖速度也快于普通路基,说明使用改性填料的路基具有良好的保温效果和升温速率。

推导冻土相变温度场的数学模型及有限元计算公式,在此基础上分别利用热弹塑性和热弹塑性—蠕变的本构关系,考虑融土和冻土的应力和变形,给出相应的有限元计算公式。以青藏铁路北麓河试验段为计算模型,计算冻土路基的温度场和温度影响下的应力、变形场,并且与实测温度和路基变形数据进行对比分析。计算和分析结果表明:冻土路基下多年冻土层温度随着路基使用年限的增加而逐步升高,形成高温冻土层;冻土路基变形随着时间的增加而增加,最后趋于稳定,这表明冻土的蠕变为衰减型蠕变;路基修筑后3～5年的变形量占变形的绝大部分,此后路基变形进入一个相对稳定的阶段,可满足铁路的正常运营。

根据车载下冻土路基受力特征,应用虚拟裂纹的概念,并考虑了冻土特有的冰体胶结力作用,提出了路基稳定性的二维模型。应用断裂力学理论,对车载下路基简化模型进行理论推导,建立了在车载及胶结力作用下的路基破坏过程的计算公式,可以计算路基破坏的特征参数,为路基稳定性设计提供参考和依据。在计算方法上采用了半解析有限元法,即计算车载引起的破坏用有限元法,计算胶结力引起的破坏用解析法,然后将二者结合起来计算整个破坏过程。给出了数值算例,计算了不同土质的破坏过程及特征值,与理论预测值相符,说明了方法的有效性。

将冻土与扩大墙基作为一个整体结构，将各向弹性模量及泊松比随温度、水分、应力变化的冻土视为正交各向异性的非线性材料；将冻土冻胀系数作为负线膨胀系数，按结构温度应力的计算方法，应用结构非线性分析的有限元法，对冻土与扩大墙基之间的相互作用进行数值计算，获得其应力场、位移场及冻土与扩大墙基之间的各种作用力；理论分析结果与模型试验吻合，提出了一种求解冻土与基础相互作用的通用数值分析方法，供生产设计参考应用。

以冻土与扩大台基作为一个整体结构，将各向弹性模量及泊松比随温度、水分、应力变化的冻土视为正交各向异性的非线性材料；将冻土冻胀系数作为负线膨胀系数，按结构温度应力的计算方法，应用结构非线性分析的有限元法，对冻土与扩大台基之间的相互作用进行了数值计算，获得其应力场、位移场及冻土与扩大台基之间的各种作用力；理论分析结果与模型试验吻合，并提出了一种求解冻土与基础相互作用的通用数值分析方法。

对深基坑平面冻土墙围护结构及周围地层的应力和位移进行了三维有限元数值模拟,其中冻土墙为符合Mises屈服准则的非均质粘弹塑性介质,地层为符合Drucker-Prager屈服准则的弹塑性介质,同时考虑了基坑分步开挖及时间的影响。分析了冻土墙厚度、深基坑跨度及冻结盐水温度与基坑稳定性的关系并得到了回归关系式。最后,采用本程序对一试验模型进行了计算,其结果令人满意。

以单排冻结管实测数据为依据 ,用有限元方法对 3排冻结管方案进行了模拟。分析了 3排冻结管冻土壁厚度、平均温度与冻结管间距、冻结管排距、内排冻结管布置圈半径、冻结时间等因素间的关系 ,并得出了相应的回归公式 ,为合理选择 3排管冻结方案 ,确定冻土壁设计参数提供了新的途径。