考虑非对称冻结的塔杆基础模型实验研究

摘要

多年冻土区的地基土经常受冻胀的影响,但由于斜坡或边坡的存在,塔杆不仅存在拔起还同时存在侧向偏移现象,其病害机理倾向复杂化。为研究多年冻土区临坡塔杆桩基位移变化以及桩周路基土的温度规律,基于模型实验,研究路基在持续非对称冻结情况下塔杆桩基周围的温度场分布以及桩位移变化规律,并发明和试验一种非对称扩底锥形桩。研究结果表明:分阶段加载温度条件下,土体温度呈阶梯型下降,且初始变化规律异于后续加载阶段的变化规律,桩周温度场分布非均匀。初始试验阶段冻拔量以及侧向位移随时间稳定增长,后续加载阶段表现出位移曲线平台,且初始阶段量值最大。第1和第2温度加载阶段完成后新型桩的抗拔以及抵抗侧向偏移的效果显著,当温度加载条件下降至−20℃,抗侧向位移能力减弱,抗拔效果仍显著。针对多年冻土区的临坡塔杆桩基应避免路基遭受持续非均匀冻结作用的情况,在施工以及投入使用后期应随着环境温度变化采取足够的保温措施,并且设计时可对桩基设置适当的抗拔以及抗侧向偏移措施,以减弱非均匀冻结对桩基产生的法向以及切向的叠加作用效果。