多年冻土区铁路桥台-路基水热力耦合数值分析

摘要：

为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理,并分析其变形规律,针对这一病害建立桥台-路基有限元模型,分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律.基于非饱和土渗流和热传导理论,联立冻土水热微分方程,并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合.利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型,通过室内冻融试验验证该模型的有效性.最后以某多年冻土区铁路桥台为例,对桥台后路基未来 30 年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析.结果表明:在未来 30 年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势,但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度.在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30 年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m.在距桥台 16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来 30 年下降 1.6 m、路基中心下降 1.81 m.在未来 30 年间,桥台后路基持续发生差异性水平冻胀,顶端累计水平位移 155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜.

关键词：铁路桥梁、水热力耦合、数值计算、多年冻土上限、桥台冻胀倾斜

所属期刊栏目：41

分类号：U24(铁路桥涵工程)

资助基金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划P2021G047

在线出版日期：2024-09-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：52-58