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退化多年冻土区桩基室内试验研究成果

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:由式(6.3)可计算得到桩身轴力,代入式(6.4)计算当年工况下不同埋深处的桩侧冻结应力,绘制出桩侧冻结应力沿桩埋深的变化曲线,如图6.5所示。图6.5桩周土体融深13cm状态下的桩侧摩阻力分布图由图6.5可看出,桩侧阻力随着荷载增加由上至下逐步发挥,桩侧土体融深为13 cm,桩侧阻力主要表现为桩土间的冻结应力,在不同等级荷载作用下,冻结应力随深度的变化趋势不同。当年桩端阻力分析。

退化多年冻土区桩基室内试验研究成果

(1)当年桩侧阻力的计算。

取桩身微段的微分关系,桩侧冻结应力的计算如式(6.3)所示:

结合本试验情况,将式(6.3)可改写为式(6.4):

式中:D——混凝土单桩的直径,为70mm;

qi——土中桩体第i段的桩侧冻结应力;

Ni——第i段桩身的轴力。

由式(6.3)可计算得到桩身轴力,代入式(6.4)计算当年工况下不同埋深处的桩侧冻结应力,绘制出桩侧冻结应力沿桩埋深的变化曲线,如图6.5所示。

图6.5 桩周土体融深13cm状态下的桩侧摩阻力分布图

由图6.5可看出,桩侧阻力随着荷载增加由上至下逐步发挥,桩侧土体融深为13 cm,桩侧阻力主要表现为桩土间的冻结应力,在不同等级荷载作用下,冻结应力随深度的变化趋势不同。当桩顶荷载小于16kN时,冻结应力在整个深度范围内变化范围较小;当桩顶荷载大于16kN时,冻结应力在不同深度范围内呈现不同的变化趋势,具体表现为:在0~40cm深处,冻结应力逐渐增大,并且在地面以下40cm处,冻结应力达到最大,在40~70cm冻结力急剧减小,在70cm处冻结力减到最小;在70~90cm处,冻结力再增大,在90cm处增到最大,自90cm深至桩底冻结应力再次减小。分析其变化原因,一方面是由于在荷载传递过程中,不同深度处桩土间冻结应力的发挥程度不同,随着荷载传递,沿深度方向冻结力逐渐发挥,具体表现在0~40cm深处,冻结应力逐渐增大;另一方面在于冻结应力的最大值表现为冻结强度,而土体冻结强度与土体温度有很大关系,土体温度越低,其冻结强度越大,结合本次试验的初始温度场,可以发现其温度在地面以下40~70cm处有一个升高的趋势,在70cm处以下温度又有所回落并最终保持稳定,这就导致了在40~70cm冻结力急剧减小,而在70~90cm处,冻结力再次增大。(www.xing528.com)

(2)当年桩端阻力分析。

通过桩端压力传感器所采集的桩端压力数据,绘制桩端阻力分布图,如图6.6所示。

由图6.6可以看出:桩端阻力随着桩顶荷载的增大呈现出增大的趋势,当桩周土体融深13cm,桩顶荷载小于10kN时,其桩端阻力保持稳定,说明在此荷载范围内,桩侧摩阻力能够完成抵抗桩顶荷载的传递;当桩顶荷载加载到l0kN时,桩端阻力开始逐渐增大,表明在此荷载等级作用下,一部分荷载已经传递到桩底,并由桩端阻力分担。随着桩顶荷载继续增大,桩端阻力也逐渐增大,当荷载增大到最后一级66kN时,桩端阻力达到2.36kN,占极限荷载百分比为3.6%。

图6.6 桩周土体融深13cm状态下的桩端摩阻力分布图

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