【摘要】：樁基礎(chǔ)是適用于具有特殊要求的建筑物的基礎(chǔ)形式,在凍土區(qū)等土質(zhì)特殊地區(qū)應(yīng)用廣泛。凍工作為一種不穩(wěn)定土,易為基礎(chǔ)工程帶來一系列的工程病害,對樁基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的長期服役性能提出了新的挑戰(zhàn)。寒區(qū)樁基礎(chǔ)的凍拔穩(wěn)定性及承載力的研究不僅對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工和維護(hù)工作有一定的指導(dǎo)意義,也可為寒區(qū)其他工程實踐中的受力與相互作用問題提供參考與借鑒。本文以室內(nèi)試驗、理論計算和數(shù)值模擬為研究手段,探究了凍結(jié)條件下螺旋樁與鉆孔灌注樁的凍拔穩(wěn)定性;基于混凝土-凍土接觸面直剪試驗及前人工作,總結(jié)了樁-土界面的剪切性質(zhì),并從接觸面直剪試驗及樁基加載試驗兩個角度出發(fā)總結(jié)寒區(qū)樁基礎(chǔ)的承載力計算方法。本文所做的主要工作及相應(yīng)成果如下:(1)針對季節(jié)性凍土區(qū)螺旋樁基的凍拔工況設(shè)計室內(nèi)模型試驗,在一維單向凍結(jié)條件下,比較不同螺旋樁型的凍拔規(guī)律,分析溫度場與土壓力分布。歸納了在自由約束條件下,螺旋樁因凍拔產(chǎn)生的豎向位移,五種樁型的抗凍拔能力排序如下:半螺旋寬葉片樁半螺旋窄葉片樁雙螺旋樁直線型樁全螺旋樁。在完全約束豎向位移條件下,測量螺旋樁受凍拔產(chǎn)生的軸向上拔力。升溫過程中,觀測凍拔位移與上拔力在融沉土影響下的消散過程,其中半螺旋窄葉片樁的恢復(fù)程度最大;改進(jìn)了傳統(tǒng)的螺旋樁上拔承載力計算方法,提出了預(yù)估螺旋樁基上拔力的計算公式并與模型試驗結(jié)果作對比,初步驗證了其有效性。(2)基于室內(nèi)螺旋樁模型試驗,建立三維數(shù)值模型,模擬在相同條件下的螺旋樁凍拔響應(yīng),并驗證了該模型的有效性;進(jìn)而對螺旋樁的幾何尺寸展開優(yōu)化設(shè)計,得到了理論有效的抑制凍拔病害樁型。(3)以多年凍土區(qū)的鉆孔灌注樁為工程背景,建立二維軸對稱條件下的樁-土相互作用模型。以凍土的水熱力順序耦合理論為框架,構(gòu)建了用于描述非飽和土凍脹規(guī)律的三階段體變模型和凍土-樁接觸面的應(yīng)變軟化模型,模擬并預(yù)測了典型氣候條件下單樁10年內(nèi)的凍拔發(fā)展。分析了不同季節(jié)樁基的受力機(jī)理,討論了多種抑制凍拔、凍脹影響的防護(hù)措施。(4)開展正交試驗設(shè)計,在凍土-混凝土接觸面的直剪試驗中考慮溫度、法向應(yīng)力、含水率和剪切速率4種影響因素,每種因素包含3個水平;采用直觀分析法定性地分析不同因素對接觸面力學(xué)性質(zhì)的影響。每組試驗結(jié)束后復(fù)位剪切盒,進(jìn)行凍結(jié)強(qiáng)度恢復(fù)試驗。結(jié)果顯示在有利條件下,恢復(fù)的凍結(jié)強(qiáng)度能超過第一次直剪試驗中的殘余凍結(jié)強(qiáng)度。(5)系統(tǒng)總結(jié)了目前樁-凍土接觸面直剪試驗及凍土樁基加載試驗的研究進(jìn)展,試驗同工程設(shè)計方法相聯(lián)系,闡述了基于凍結(jié)強(qiáng)度和沉降速率等兩個指標(biāo)計算寒區(qū)樁基承載力的理論方法。
【圖文】：

樁基礎(chǔ)是適用于具有特殊要求的建筑物的基礎(chǔ)形式，如大跨橋梁、高層建筑逡逑物、大型廠房等。此外，，在一些土質(zhì)特殊的地區(qū)，如濕陷性黃土區(qū)、膨潤土地區(qū)、逡逑近海軟土地區(qū)、凍土區(qū)、地震區(qū)等也應(yīng)用廣泛。建筑工程中，若天然地基不能滿逡逑足上部結(jié)構(gòu)對承載力和變形的要求時，因富冰凍土等不良地質(zhì)條件影響，需要減逡逑少工程熱擾動時，應(yīng)盡量避免選用淺平基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式；故多年凍土區(qū)（ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ逡逑ｒｅｇｉｏｎ）的房屋、橋梁等構(gòu)筑物主要選用|Щ〉男問�。桩基有写夃工程优势，全k義鮮┕す潭勻茸刺哦�，避免构筑五毸G窘諦遠(yuǎn)癡腿誄戀撓跋歟Ｖぷ忱義轄稍卮蕕鉸闈慷紉蟮畝懲斂�。臍ぐ葛愋覚n南中泄こ躺杓乒娣噸饕攵藻義弦話愕厙貧�，而峨s諍忍厥獾厙目悸槍詡蚧伊場Ｗ耪攵院棋義隙ǖ墓娣多笥誥樾緣睦斫�，蕮躔}萑狽η依礪鄄忝嫻姆治鐾頻冀仙�。栽湋外徚x戲⒂潭冉細(xì)叩牡厙�，强翗I(yè)畝癡腿誄料窒蠖宰〉然」こ灘藪笥跋歟義洗傭菀椎賈律喜拷峁狗⑸繞蘋怠Ｒ虼絲拐攵院〉姆坌閱�、工辶x銑灘『跋喙氐募際蹺侍獾難繡誠緣糜任斃韜推惹小ｅ義仙杓坪∈�，特丙W枰刈⒘街止た觶閡皇怯捎諢疃愕耐撂宸⑸沖義險褪�，桩周蜔捲桩身产生舷|系那邢蚨癡土Γ此降畝嘲瘟Γ歡竊諑闋義

本文編號：2692718