冻土桩抗压承载力特性的有限元模拟与分析
2014-09-14孙文彬
哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 2014年6期
孙 文 彬
(唐山开滦建设(集团)有限责任公司,河北 唐山 063000)
在我国,永久性冻土与季节性冻土面积约占国土总面积的70%以上,其中西部地区约占60%[1].随着西部大开发的深入进行,国家每年用于基础设施建设的投资日益增加.在冻土地区各种形式的基础中,桩基础作为深基础的一种,以其对各种地质和环境条件的良好适应性,成为各类建筑物理想的基础形式.
多年冻土和季节性冻土,土体的温度均随季节发生变化.当温度降低时,土体冻结,冻结土体的强度大大提高,同时在基础表面产生冻胀力,进一步提高桩的承载力;当温度升高时,冻结的土体融化,桩的承载力下降.可见,冻土地区桩的承载力随温度的变化而变化.另外,土体在冻融过程中,其含水量、热容量、比热等均产生变化,并伴随着不同程度的水分迁移,使得在实际施工中,桩基受到冻土地区地质环境的影响与制约较大.因此,掌握冻土地区桩基础在冻结和融化过程中的各项力学性能,并将结果运用于工程实践,是保证电力基础设施建设得以顺利进行的前提.
在岩土工程中,有限单元法是一种比较成熟有效的数值分析方法.运用有限元分析,可以对单桩进行三维分析,分析单桩的承载机理,由于它可以考虑复杂的边界条件及复杂的土体本构关系,通过设接触面,可以有效地计算桩土的相互作用,获得桩、土的应力分布.有限单元法常用于桩受压情况下的研究[2-3],应用于桩……
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