多年冻土桩温度场研究_大直径钻孔灌注桩

论文摘要：桩土体系的回冻，对于多年冻土区灌注桩是一个重要的问题。结合青藏铁路沿线多年冻土的主要特点通过数值分析，考虑了大气温度的波动、各层土的热物理参数，建立有限元分析模型，利用ANSYS10.0大型有限元计算程序，对桩周地基土的温度场进行了模拟计算，得到了符合实际的温度场，得出了不同深度桩中心及桩壁的温度随时间的变化的曲线及相关数据，并进一步总结出变化的规律。
论文关键词：多年冻土,大直径钻孔灌注桩,有限元分析,回冻过程,温度场
　　1工程概况
　　场地位于青藏高原腹地，属楚玛尔河高平原区，清水河一级阶地，海拔4530m。天然冻土上限深度为2.0～2.5m。该多年冻土区年平均地温在-1.0℃～-0.5℃之间，属于高温不稳定多年冻土区，桩设计为直径为1.25m、桩长14.5m。根据现场地质钻探情况，试桩处钻孔所揭露的地层可知该试验场地存在冰夹层，冰层局部厚度可达20cm。表层为厚度0.5米的粗砾砂，以下为（1）粗砾砂；（2）中砂；（3）含砂冰层；（4）中砂；（5）粉质粘土；（6）泥灰岩。
　　2冻土中混凝土桩水化热的计算
　　水泥与水作用时会释放热，这种由于水化而放出的热，称之为水化热。水化热由水泥的矿物成分决定，也与细度等因素有关。一般来说，1㎏水泥的最终水化热根据各熟料矿物的含量决定，数值为：
　　水泥水化热释放量随时间而变化，满足下式：
　　（1）
　　式中：为在龄期时的累积水化热（kJ/kg）；为每1㎏水泥的水化热；龄期（d）；m为常数（1/d）。
　　不同龄期混凝土的绝热温度：（2）
　　式中：T(τ)为不同龄期混凝土的绝热温度（℃）；W为每立方米水泥的用量，取416kg；（℃）；r为混凝土的质量密度，取2400（kg/m³）；c为混凝土的比热，取0.96（kJ/kg·℃）；
　　不同龄期混凝土内部温度：（3）
　　式中：0为入模温度（10℃）；ξ为混凝土散热系数，取0.6。
　　在不同龄期混凝土的水化热、混凝土绝热温度、混凝土内部温度等计算结果见表1。
　　表1不同龄期混凝土的水化热、绝热温度和内部温度
　　Table1Thehydrationheats,theinsulativetemperatures
　　andinternaltemperaturesofconcreteindifferenttimes
　　

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