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多年冻土区桥台台后水平冻胀力的分析研究
| 论文题名： | 多年冻土区桥台台后水平冻胀力的分析研究 |
| 关键词： | 多年冻土区;桥台;水平冻胀力;热力耦合 |
| 摘要： | 在多年冻土区铁路的建设和运营过程中，部分桥梁结构出现了一些病害，比如桥台受台后路基填土冻胀力的作用产生了倾斜变形，最终使得梁端与桥台之间的缝隙挤死。对于多年冻土地区桥墩、台变形的研究，我国主要集中在多年冻土区工程病害调查和治理，其重点在于桥墩、台基础的融沉和冻拔变形，桥台的水平冻胀力及变形问题少有研究。2013年底中铁西北研究院在某铁路的调查中发现，某桥西宁端的桥台发生了明显的前倾变形，后经开挖发现，桥台的桩基被剪断。这表明了多年冻土区桥台台后水平冻胀力对桥台危害是存在的，需研究进行治理。 本文根据现有的文献资料对多年冻土区桥台台后水平冻胀力的形成机理、影响因素和桥涵病害及其原因进行分析总结;对某典型病害桥梁基础及过渡段路堤病害原因及现状进行分析;并以该桥为分析对象，借助有限元软件ANSYS，建立有限元模型，模拟桥台及周围土体冻结过程的温度场，得出桥台附近的地温场变化特征，并与距桥台较远处土体（不受桥台影响的路基及以下土体）进行了对比分析，得出了桥台对附近的地温场影响较大，增大了土体的换热速度，使周围土体温度场进行了重分布，加快了冻融循环;将该温度场与结构模型进行热-力耦合分析，研究了桥台台后水平冻胀力的大小和发展分布以及桥台受到冻胀力的变形位移情况。 通过数值模拟桥台周围的地温场，分析表明距桥台较近的土体其温度变化较快，距桥台较远处受桥台换热边界条件影响很小。与天然地基自上而下的单向冻结过程相比，桥台修建后，桥台附近土体热量发生了变迁，原有的地温热平衡被打破，热平衡条件的改变促使土体的温度状态发生变化，这些变化对桥台稳定性具有不利影响。 桥台在台后水平冻胀力作用下向前移动，在台底法向冻胀力和台后水平力共同作用下发生前倾。各个月份的位移值不相同，桥台台后人为上限以上土体随着时间的变化发生着冻融循环。随着冷暖季的交替，桥台和梁体间预留的缝隙不断变小最后挤压在一起，这与实际观测到的现象一致，证明本模型是可靠的。 |
| 作者： | 田群山 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 孙学先;韩龙武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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