岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (11): 3649-3660.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0570CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0570
吴迪1,陈嵘1,孔纲强2,牛庚1,缪玉松1,王振兴3
WU Di1, CHEN Rong1, KONG Gang-qiang2, NIU Geng1, MIAO Yu-song1, WANG Zhen-xing3
摘要: 将桥梁排桩与能量桩相结合构成桥梁能量排桩,可利用浅层地热能在冬夏季分别进行桥面除冰和桥面降温,同时还能支撑桥梁荷载。通过开展现场试验,研究了冷-热循环下桥梁能量排桩的热-力响应特性,揭示了桥梁能量排桩-承台-非加热桩的相互作用机制。将考虑桩-土界面循环剪切特性的界面模型在有限元软件中进行二次开发,建立了桥梁能量排桩热-力耦合数值模型,进一步探究了桩顶荷载和冷-热循环联合作用下桥梁能量排桩长期沉降特性及产生机制。研究表明,桥梁能量排桩-承台-非加热桩的相互作用会造成荷载重分布,导致桥梁能量排桩顶部受到较强约束作用而产生较大热应力,可达桩体最大热应力的80%(约为1.1 MPa);承台的附加应力最大可达3.75 MPa,超过了C30混凝土抗拉强度。当桩顶荷载较大时,随着冷-热循环次数的增加,桥梁能量排桩逐渐产生长期沉降并呈负指数增长,这一现象可归因于施加桩顶荷载会导致桩-土界面的力学性能接近极限状态,极限状态下桩-土界面循环剪切容易产生塑性剪切位移,最终导致桥梁能量排桩长期沉降的产生。
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