《寒区桩基工程的热学力学特性研究及其应用》

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该项目围绕多年冻土地区桩-土相互作用机理、桩基础计算理论、灌注桩浇筑后混凝土水化放热规律,桩基承载力变化规律和施工温度控制范围等一系列内容展开研究工作,在多年冻土区灌注桩桩基承载力及其桩基础设计、施工、养护和桩基温度环境控制等关键技术上取得较大突破,形成了5个重要的创新性点其中冻土区混凝土桩非线性三维热传导方程和桩-土相互作用的热固耦合非线性三维有限元计算模型的提出实现了冻土区钻孔灌注桩基础放热过程对寒区温度场变化影响的预测,解决了混凝土水化热对冻土环境的短期及长期影响难以量化分析的难题;突破了对施工暂规规定中混凝土入模温度不高于5℃限制,解决了冻土地带桩基施工时间过短的难题,为施工计划的优化提供了理论依据,缩短了施工周期,创造了显著的经济效益;建立的桩-土耦合的冻土地基粘弹塑性非线性有限元计算模型,揭示了桩土间冻胀应力、冻结应力、桩身及桩周土位移随深度及时间变化的发展过程,为该类地区桩基础的设计提供了新的理论依据;基于冻土流变的单桩和群桩极限承载力计算方法的提出,为该类地区桩基设计规范的制定提供了理论依据。所取得的技术成果已应用于青藏铁路格拉段及青海省木里地方铁路冻土区的桥梁桩基的设计、施工和后期养护中,经受了时间的验证,技术成熟度高,直接节省建设资金3.77亿元,社会效益更是显著。

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