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太阳辐射对冻土桩基承载力的影响及高速公路建设技术

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:气候变暖及太阳辐射的共同作用使桩土界面温度升高,导致桩基承载力随时间的推移越来越低。单桩的设计荷载为2599.6k N,预计2020年夏季桩基承载力2691.3k N, 2030年夏季桩基承载力下降到2514.1k N。说明更长的桩基础裸露确实会吸收更多的太阳辐射,主要体现在冬季桩土界面温度升高,承载力下降,夏季升温则不明显。气温对桩基承载力影响敏感。

太阳辐射对冻土桩基承载力的影响及高速公路建设技术

采用数值仿真模拟分析太阳辐射对冻土桩基承载力的影响,仿真结论如下:

(1)温度等值线在地面以下2~4m桩体及桩周冻土层有下降,桩周附近地温比同一深度的天然地温(未受扰动)要高,说明太阳辐射热量通过桩基础传入冻土层使其升温。天然地表处0℃等值线2001年位于地下3.0m,到2050年下降到3.5m,说明由于气候变暖的作用使活动层厚度增加,同时使冻土层温度升高显著。除了地表4m范围内桩土界面温度随季节波动外,由于气候变暖和太阳辐射热量传入冻土层,桩土界面温度随着时间推移越来越高。2050年地面以下4m桩土界面温度均高于-0.5℃。

(2)气候变暖及太阳辐射的共同作用使桩土界面温度升高,导致桩基承载力随时间的推移越来越低。单桩的设计荷载为2599.6k N,预计2020年夏季桩基承载力2691.3k N, 2030年夏季桩基承载力下降到2514.1k N。(www.zuozong.com)

(3)气候变暖和太阳辐射共同作用使桩周冻土温度升高,裸露在大气中的桩基础越长就会吸收越多的太阳辐射,桩土界面温度升高越快。桩长20m其中6m桩裸露在大气中的桩基础承载力比3m裸露桩的承载力要低,冬季桩基础承载力平均降低400k N左右,夏季承载力略有降低,降低幅度均小于40k N。说明更长的桩基础裸露确实会吸收更多的太阳辐射,主要体现在冬季桩土界面温度升高,承载力下降,夏季升温则不明显。

(4)初始年平均气温升高1℃,桩基承载力在冬季和夏季都有降低,冬季降低幅度在800~1000k N,夏季降低幅度在400~700k N。气温对桩基承载力影响敏感。

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