退化多年冻土区桩基轴力分析成果-50年后桩身模型试验研究

根据试验工况3划分，当桩周土体融化到23cm时，代表50年后的实际工况，结合式（6.3）和试验测得数据，计算荷载作用下的桩身轴力，做桩周土融深23cm下的桩轴力分布图，如图6.8所示。

图6.8　桩周土体融深23cm状态下的桩身轴力分布图

如图6.8所示，当桩周土体融化深度达到23cm时，轴力在沿桩身的传递过程中产生一些变化。具体表现为当桩顶荷载为8～40kN时，其轴力变化趋势与桩周土在融深13 cm时相类似，在一定深度范围内急剧减小，此后趋于稳定；当桩顶荷载在48～64kN时，桩身轴力在融土和冻土范围内的变化呈现“台阶状”，即在融土深度范围内桩身轴力变化曲线按一定斜率变化，而在冻土深度范围内，轴力变化曲线斜率相对于融土深度范围内轴力变化曲线斜率进一步增大。(www.xing528.com)

具体表现为：当桩顶荷载为48kN时，在0～23cm深度范围内，轴力由47.80kN减小到40.31kN，变化率为0.326kN/cm，在23～75cm范围内轴力由40.31 kN减小到10.58kN，变化率为0.572kN/cm；当桩顶荷载为56kN和64kN时，轴力在0～23cm深度范围内变化率为0.424kN/cm和0.348kN/cm，在23～75cm范围内变化率为0.625kN/cm和0.780kN/cm。

综上分析，在不同范围荷载下，轴力曲线图具有不同的变化趋势，分析其原因为：地下0～23cm深度内桩周土体为融化状态，23cm以下桩周土体为冻结状态，而土体冻结状态下的桩侧摩阻力要大于土体融化状态下的桩侧摩阻力，荷载在由桩顶往下传递时，由于桩侧摩阻力发挥作用而逐渐损失，具体表现为轴力的减小。当荷载较小时，上部融土范围内的桩侧摩阻力已经能够抵抗上部大部分荷载的传递，使得荷载传递到冻土范围内时引起冻土桩侧摩阻力发挥作用的程度很小，故整个轴力变化表现为在一定深度范围内急剧减小，此后趋于稳定；当荷载较大时，上部融土范围内的桩侧摩阻力已经不能抵抗上部荷载的传递，使得荷载传递到冻土范围内时引起冻土桩侧摩阻力发挥作用的程度很大，由于冻土桩侧摩阻力大于融土桩侧摩阻力，所以荷载传递到冻土范围内时，其衰减程度要大于融土范围内的荷载衰减，故轴力在融土深度和冻土深度内的变化会出现“台阶状”。