【摘 要】
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随着人类在多年冻土区生产活动的增加,对于电力输送的要求与日俱增。然而多年冻土区输电杆塔建成在后期的使用过程中,由于外界环境温度的周期性交替变化,导致桩基础产生冻胀
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随着人类在多年冻土区生产活动的增加,对于电力输送的要求与日俱增。然而多年冻土区输电杆塔建成在后期的使用过程中,由于外界环境温度的周期性交替变化,导致桩基础产生冻胀融沉病害。桩基础在冬季发生冻胀时,桩体的上升位移与其附近土体的冻胀值近乎相同,而在土体发生融沉时因桩体深埋于冻土的永冻层中受冻结力的影响使得桩体的融沉值小于土体,由此产生桩土的相对变形差,如此往复作用即会导致“冻拔”病害,将严重影响输电杆塔的安全性和使用性。为了得出热桩基础对该病害治理的长期作用效果,本文在青藏高原未来50年升温2.6℃的背景条件下,以青藏铁路望不段电力杆塔热桩基础与普通桩基础(无热棒桩基础)的现场试验为基础,运用ANSYS数值模拟软件通过热力耦合的方法对有无热棒桩基础进行长期稳定性研究,得出:(1)随着外界环境温度的逐年升高,冻土层深8m范围内的土体温度整体上呈现出上升趋势。随着年限时间的增加,无热棒桩基础的活动层厚度有所增加,严重影响桩基础稳定性。热棒桩基础对土层深度为3m至8m的桩周土体的温度有良好的降温效果,在5m深时降温幅度最大为2.6℃,且热棒可提高冻土上限值可较好的保持冻土的稳定性。但是随着年限的增加,热棒的有效工作效率在逐渐衰减从而导致对土层的降温效果减弱。(2)在相同的外界温度荷载下,热棒将很大程度的提高冻土的降温速率,过快的降温速率将使得土体内部的水分还未来得及迁移土体就已完成了冻结过程,从而会对土体的冻胀产生抑制作用。(3)桩基础在冬季发生冻胀时,桩体与其附近土体的冻胀值近乎相同(不考虑桩体被拔断),热桩基础由于热棒的降温作用较普通桩基础在冬季时的冻胀值减小,且由于热棒在冬季整体上降低了土层的温度,使之在夏季时土体的温度依然低于普通桩基础从而对土体的融沉亦有较好的抑制作用。(4)通过对热桩基础与普通桩基础20年中年冻拔值分析得:普通桩基础的年冻拔平均值约为19mm,热桩基础的年冻拔平均值约为10mm,可得热棒桩基础对于多年冻土区输电杆塔桩基础的冻拔病害有良好的治理效果。
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