青藏高原北部移动冰丘破坏桥墩的数值模拟

摘要：

青藏高原北部常年冻土区断裂破碎带发育的移动冰丘对桥梁、涵洞、输油管道等工程设施具有不同形式的破坏作用.考虑移动冰丘与工程设施的相互作用,根据野外观测和实验资料设计模型,应用三维有限元数值模拟方法,计算移动冰丘冻胀产生的位移场、应力场和桥墩弯曲应力,分析桥墩破裂机理.结果表明,移动冰丘能够产生11～-21 MPa的轴向应力和15～-31 MPa的主应力,在桥墩周围形成不同规模的应力集中区,导致桥墩发生显著偏移.桥墩的偏移和弯曲能够在桥墩内部产生高达61.9～64.6 MPa的张应力和-45.0～-49.0 MPa的压应力,超过桥墩的强度极限.在粗细桥墩连接部位,外侧形成张应力集中区,最大张应力达26～30 MPa;内侧形成压应力集中区,最大压应力达-25～-28.8 MPa.粗细桥墩连接部位外侧的张应力超过了钢筋混凝土的抗张强度,产生与野外观测资料基本吻合的桥墩破裂和结构破坏.移动冰丘导致桥墩变形破坏的三维有限元数值模拟能够为常年冻土区桥梁工程设计和地质灾害防治提供力学参数和科学依据.

关键词：移动冰丘、不均匀冻胀、桥墩、数值模拟、青藏高原北部

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分类号：P694;P512.4(环境地质学)

资助基金：科技部国际合作重点项目2001CB711001;中国地质调查局地质调查项目1212010541403

在线出版日期：2006-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：239-251