冻土地区桩土相互作用机理及桩基承载力预报模型研究【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

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1 绪论1

1.1 概述1

1.2 冻土桩基的研究现状2

1.2.1 国外冻土桩基研究现状2

1.2.2 国内冻土桩基研究现状4

1.3 土与桩基础相互作用研究现状8

1.4 冻土区桩与冻土相互作用研究的方向与关键问题10

2 冻土的特性14

2.1 土冻结过程的力学特性14

2.1.1 冻胀力的宏观分类14

2.1.2 垂直法向冻胀力15

2.1.3 切向冻胀力23

2.1.4 水平冻胀力25

2.2 冻土地基承载力26

2.2.1 冻土地基承载力确定方法26

2.2.2 长期黏聚力强度及容许承载力27

2.2.3 温度对蠕变与强度的影晌31

2.2.4 其他极限荷载及容许承载力35

2.2.5 我国规范推荐的冻土和基础间的冻结强度设计值37

3 冻土地区桩土相互作用分析及预报模型40

3.1 气温与地面温度关系的建立41

3.2 季节冻结及融化深度确定41

3.3 气候变化对多年冻土厚度的影响44

3.4 季节性冻土区和多年冻土区竖向承载桩基受力性能研究45

3.4.1 冻土中桩基类型45

3.4.2 季节性冻土区桩土相互作用力学模型及竖向承载力分析51

3.4.3 多年冻土区桩土相互作用力学模型及竖向承载力分析54

3.5 考虑大气温度变化的桩基承载力预报模型57

3.5.1 大气温度变化及季节融冻深度与桩基承载力影响关系57

3.5.2 多年冻土厚度变化及季节融冻深度变化与桩基承载力关系58

3.6 模型可行性验证60

3.6.1 工程概况60

3.6.2 模型预测60

3.6.3 结果分析63

3.7 小结64

4 冻土地区桩基非稳态温度场研究66

4.1 热分析基本原理66

4.1.1 冻土的基本物理指标66

4.1.2 导热微分方程66

4.1.3 热边界条件68

4.2 冻土地区桩基非稳态温度场有限元模型建立69

4.2.1 计算模型及基本假定69

4.2.2 桩的三维非稳态温度场控制方程及初始条件69

4.2.3 冻土的三维非稳态温度场控制方程、边界条件及初始条件70

4.2.4 伴有相变的桩基非稳态温度场的有限元模型71

4.3 冻土桩基温度场有限元模拟分析73

4.3.1 材料参数选取及分析模型建立73

4.3.2 水化热影响时间分析74

4.3.3 水化热影响空间分析75

4.3.4 50年100年桩基温度场分析76

4.4 小结77

5 考虑冻土弹性的竖向受荷桩数值模拟分析78

5.1 冻土的弹性本构关系78

5.2 桩冻土界面的接触单元及其单元刚度矩阵79

5.2.1 接触单元节点接触应力与节点力之间的关系79

5.2.2 接触摩擦单元等效刚度-约束矩阵80

5.2.3 接触单元等效刚度-约束矩阵81

5.3 钢筋混凝土桩的单元刚度矩阵81

5.3.1 钢筋混凝土桩计算模型的选取81

5.3.2 混凝土桩的单元刚度矩阵83

5.4 有限元模拟分析83

5.4.1 计算假定83

5.4.2 计算模型84

5.4.3 模型分组84

5.4.4 材料参数选取86

5.4.5 不同月份成桩的桩土相互作用分析87

5.4.6 不同桩径时桩土相互作用分析94

5.4.7 变桩长桩土相互作用分析98

5.4.8 气候变暖桩土相互作用分析99

5.5 小结100

6 考虑冻土弹塑性的竖向受荷桩数值模拟分析102

6.1 冻土的弹塑性增量的应力-应变关系102

6.1.1 屈服准则102

6.1.2 本构关系103

6.2 混凝土桩本构关系104

6.2.1 混凝土应力-应变关系104

6.2.2 混凝土破坏准则104

6.3 有限元模拟分析106

6.3.1 分析模型建立106

6.3.2 基本材料参数选取107

6.3.3 不同月份成桩的桩基承载性能分析107

6.3.4 不同桩径桩基承载性能分析114

6.3.5 变桩长桩基承载性能分析117

6.3.6 预测50年和100年桩基承载性能分析118

6.4 工程实例应用分析120

6.4.1 竖向受荷桩试验资料120

6.4.2 试验结果与数值模拟分析结果对比121

6.5 小结122

7 冻土地区竖向受荷桩基蠕变分析123

7.1 冻土桩基的流变性123

7.1.1 冻土的流变性123

7.1.2 冻土桩的流变性124

7.2 冻土蠕变本构方程及数值计算125

7.2.1 冻土的蠕变本构方程125

7.2.2 蠕变数值计算125

7.3 冻土地基的热弹塑性-蠕变单元平衡方程126

7.3.1 冻土地基的热弹塑性-蠕变增量应力-应变关系126

7.3.2 几何方程127

7.3.3 冻土单元平衡方程127

7.4 桩土体系共同作用的平衡方程127

7.5 有限元模拟分析128

7.5.1 计算假定和计算模型128

7.5.2 材料基本参数选取128

7.5.3 不同月份桩基蠕变性能分析129

7.5.4 不同桩径桩顶作用相同压应力桩基蠕变性能分析132

7.5.5 不同桩径桩顶作用相同压力桩基蠕变性能分析136

7.6 模拟结果分析139

7.7 小结140

8 冻土地区桩土相互作用分析前景展望142

8.1 冻土地区桩土相互作用研究分析的部分结论142

8.2 冻土地区的冻土与桩的相互作用研究展望144

参考文献145