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第 34 卷 第 4 期 岩 土 工 程 学 报 Vol.34 No.4 2012 年 .4 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Apr. 2012 冻土–桩动力相互作用模型试验系统研制 李永波，张鸿儒，全克江 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044 摘 要桩基础是冻土区大型结构物的主要基础型式，但目前学者对冻土环境中桩基动力特性的研究甚少。在比较分 析国内外在该领域研究现状的基础上，设计了一套冻土–桩动力相互作用模型试验系统，主要包括动力加载系统性能 参数的确定与设计、模型试验箱的设计与制冷效果分析、加载工作架的设计及其与试验箱的拼接等。试验结果表明， 所设计的试验系统能为试验提供所需的冻土环境，结构牢固，能较好地模拟分析冻土–桩动力性能，此外该试验系统 还可应用于其他冻土问题的试验研究。 关键词冻土–桩；动力相互作用；模型试验；研制 中图分类号TU47 文献标识码A 文章编号1000–4548201204–0774–07 作者简介李永波1985– ，男，山东东明人，博士研究生，主要从事冻土–桩动力相互作用、冻土区长大桥梁抗震 分析等方面的研究工作。E-mail liyb2011。 Development of model test system for dynamic frozen soil-pile interaction LI Yong-bo, ZHANG Hong-ru, QUAN Ke-jiang School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China Abstract The pile foundation is the main foundation for large-scale structures in frozen zones, but there are little researches on its dynamic characters in frozen soils. By comparing and analyzing the current researches in this field, a set of model test system for dynamic frozen soil-pile interaction is developed. It mainly includes determination of perance parameters, design of dynamic loading system, design of model test chamber, analysis of refrigeration effect, design of loading frame and connection with experimental chamber. The test results show that the test system can supply frozen soil environment for experiments, and simulate and analyze the dynamic behaviors of frozen soil-pile preferably. Moreover, the system can be used in other researches on frozen soils. Key words frozen soil-pile; dynamic interaction; model test; development 0 引 言 桩基以其优良的性能而广泛应用于冻土区工程建 设中[1]，通过架空上部结构，促进冷空气流通达到保 持冻土性能稳定的目的，青藏铁路的“以桥代路”方 案便基于此思想而提出。随着我国经济的发展，在多 年冻土和季节冻土区从事与桩基有关的工程建设将会 越来越多。作为一种复杂的多相介质，冻土的动力力 学性能与一般土质有显著的不同，受温度、含水率、 荷载作用时间等因素影响强烈[2]， 即便同一冻土场地， 在不同季节、不同年份及不同荷载作用下，其动力力 学性能亦表现出较大差异。然而，就动力荷载作用下 冻土区桩基力学性能的研究来说，现今仍处于起步阶 段，资料贫乏，无法为冻土区的桩基设计及长大桥梁 的抗震减灾研究提供参考，因此，对冻土环境中桩基 的动力性能及失效机理进行深入系统研究具有重要的 意义。 地震动作用下冻土–桩动力相互作用是一个极其 复杂的问题，涉及到岩土工程、地震工程及传热学等 学科内容。从可查文献来看，国内外对此方面的研究 均较少，缺乏相关理论研究，同时冻土动本构关系问 题制约着数值分析的发展，因此试验研究仍是探寻冻 土–桩相互作用的重要手段。国外有学者做了一些室 外原型或大比例模型试验[3-6]， 室外试验虽能较准确地 反映试验场地桩基的动力性能，但受成本高、试验周 期长、 影响参数难以控制及试验场地条件等问题限制， 很难对冻土–桩动力相互作用进行系统研究，因此室 内模型试验得到学者的重视，Stelzer[7]对静载及附加 循环荷载作用下模型桩竖向动力响应进行了研究。在 国内，由于条件的限制，对动载条件下冻土–桩的力 ─────── 基金项目国家自然科学基金项目（90715013） 收稿日期2011–03–01 第 4 期 李永波，等. 冻土–桩动力相互作用模型试验系统研制 775 学性质研究更少，张建明等[8]设计了一套试验装置， 在 MTS 振动材料试验机上对冻土环境中模型桩受竖 向振动荷载作用的沉降规律做了试验研究；吴志坚等 [9]主要对高温多年冻土区桩基础在地震荷载作用下桩 侧冻土温度变化进行了研究。因此，作为在冻土区进 行大规模工程建设大国，对冻土–桩动力相互作用的 研究是十分有必要且迫切的。 在国家自然科学基金的资助下，通过分析国内外 研究状况，设计了一套冻土–桩动力相互作用模型试 验系统，以对冻土环境中桩基的动力特性进行系统详 细研究，寻求不同因素影响下桩基动力响应的变化规 律，达到弥补现场试验资料缺乏、服务工程需要的目 的。该试验系统可控制土体温度、含水率、土质、桩 型及加载方式等影响因素，对冻土中单桩及群桩进行 水平向及竖向动力加载，并实时记录试验过程和实现 数据输出。此外，该系统亦能进行冻土–桩静载试验 及冻土边坡的动力试验。试验结果表明，该试验系统 能成功分析冻土–桩动力相互特性，为该类型试验的 系统分析提供了可靠保证。 1 模型试验系统组成及研制内容 作为一套复杂的工作体系，冻土–桩动力相互作 用模型试验系统主要由以下几部分组成动力系统、 加载系统、制冷系统、计算机控制系统及响应数据采 集装置，以上各子系统共同构成了该套试验装置，可 对冻土环境中模型桩基进行多因素影响下动力特性试 验。 模型试验系统各组成部分均由北京交通大学岩土 试验室自主研制设计，主要内容包括①动力系统性 能参数计算及设计；②动力机构负载匹配设计及液压 系统设计；③制冷试验箱设计；④加载工作架设计。 模型试验系统工作原理图如图 1 所示。 图 1 冻土–桩动力模型试验系统原理图水平向 Fig. 1 Schematic diagram of model test system for dynamic frozen soil-pile interaction horizontal direction 2 动力系统设计 液压动力加载系统提供满足各种试验目的所需动 力。采用阀控作动器作为执行机构将力施加于模型桩 桩桩头，由计算机控制系统采集模型桩基当前所承受 的压力，与设定值比较后输出控制信号来控制伺服阀 液压系统，通过伺服阀控制液压作动器活塞杆的伸出 量，以调节模型桩承受的压力。 对其进行以下几方面的设计①性能参数确定； ②负载匹配设计；③液压系统设计。 2.1 性能参数确定 在满足试验目的的前提下，考虑到经费、试验室 空间大小等条件的限制，根据模型桩基的极限承载能 力对动力加载系统的主要动力性能参数进行设计。采 用 ansys11.0 对冻土环境中桩基极限承载力进行预估 计，由计算结果确定系统负载合理值。 计算所用粉质黏土液塑限分别为27.9和16.4， 制成直径 61.8 mm、高 125 mm、干密度 1800 kg/m3、 含水率 20.4的圆柱体试件，在中科院冻土工程国家 重点试验室低温动三轴试验仪上测得其动弹性模量为 180 MPa、动泊松比 0.28、动阻尼比 0.13、动黏聚力 220 kPa、内摩擦角 10。在模型中，冻土材料遵循 Drucke-Prager 屈服准则；钢管桩本构关系以双线性等 向强化准则模拟，其弹性模量为 206 GPa、泊松比为 0.25、切线模量取 2.06 GPa，二者均以 solid45 单元模 拟。桩–土接触面以面–面接触单元进行模拟，单元 targe170 模拟桩体“目标面” ，conta173 模拟冻土“接 触面” 。 模型试验箱尺寸为 1.0 m0.6 m0.8 m（长宽 高） ； 模型钢管桩外径 3.2 cm， 壁厚 3 mm， 埋深 60 cm， 桩头高出土体表面 3 cm。根据对称性，沿试验箱长度 方向取桩–土体系的 1/2 建立有限元模型，求得模型 桩水平向及竖向承载力与位移的关系曲线如图 2 所 示。 图 2 模型桩受力及变形曲线 Fig. 2 Curves of loads vs. displacements for model piles 776 岩 土 工 程 学 报 2012 年 由图 2 可知， 当模型钢管桩承受 8.6 kN 水平向荷 载时，桩头的最大位移约为 1.5 cm，为桩外径的 46.8，此时桩基侧向位移已超过极限状态，视为破 坏；当其承受 12.7 kN 的竖向荷载时，竖向位移 8.6 mm，此时土体已破坏。考虑到试验中可能出现的其 他因素影响，将作动器极限负载整定为 20 kN，以保 有荷载余量。对于实际地震动而言，其特征频率一般 在 4 Hz 之内， 据此最终确定动力系统的性能参数如表 1 所示。 表 1 动力加载系统主要性能参数 Table 1 Main perance parameters of dynamic loading system 项目 性能参数 最大负载/kN 20 系统频率范围/Hz 0～6 典型工况频率/Hz 2 活塞最大行程/mm 200 图 3 负载匹配图 Fig. 3 Diagram of load-matching 2.2 负载匹配设计 根据动力系统频宽及动力活塞行程，确定液压作 动器的有效面积 A310 -3 m2，油源压力选定为 7 MPa；并在此基础上，根据负载要求和典型工况进行 负载匹配计算，使系统的阀特性曲线与负载轨迹曲线 相匹配，确定伺服阀的空载流量应不低于 QM56 L/min，考虑泄露的因素取 QM60 L/min。负载匹配图 形如图 3 所示，实线代表阀特性曲线，虚线代表负载 轨迹曲线，只有当实线包裹曲线时，伺服阀才能够满 足性能要求。图 3 中纵坐标表示液压作动器活塞杆伸 缩速度，而横坐标为作动器负载。 2.3 液压系统设计 由系统的性能参数及负载匹配的计算结果，确定 液压系统各部分的性能参数如下 （1）变量泵工作压力 7.0 MPa，最大流量 72 L/min，系统过滤精度不低于 25μ。 （2）电机功率选择 15 kW 即能满足要求。 （3）伺服阀根据 7 MPa 下的空载流量为 60 L/min，选择 SFL223 偏导射流阀。 （4）作动器额定工作压力 7 MPa，活塞行程为 200 mm，活塞直径为 70 mm，活塞杆直径为 32 mm。 （5） 油箱容积 一般为泵每分钟流量的 3～7 倍， 选用矩形开式油箱，容积为 360 L，油箱的有效容积 为油面高度占油箱高度 80时的油箱容量，故油箱的 总容量为 450 L，根据油箱型号整定为 500 L。 （6）冷却设计系统采用水冷却方式，选用列管 式油冷却器，型号为 2LQFL，结构形式为翅片式，螺 纹方式连接， 冷却面积为 0.65 m2， 工作压力为 1 MPa， 油压降≤0.1 MPa， 水压降≤0.015 MPa， 工作水温 25～ 30℃，工作油温≤100℃。 3 模型试验箱设计与性能分析 3.1 设计原则 试验中，模型试验箱不仅要能够将桩–土体系冻 结至所需负温，为试验提供所需的冻土环境，同时还 是动力加载时的受力体系。考虑到室内试验较难真实 地模拟自然条件下冻土地层的温度变化特征，参考国 内外室内模型试验经验[7-8, 10-11]， 结合本试验主要针对 多年冻土环境中桩基动力特性研究之目的，所设计的 模型试验箱内土体在冻结状态时各点温度将均衡一 致。双向冻土–桩动力模型试验箱的设计应满足以下 要求 （1） 结构牢固。 箱体不能在外加循环动力作用下 产生过大变形，既要减小对试验数据的影响，又不影 响美观。 （2） 模型箱的尺寸适宜。 既要考虑箱中土体冻结 到试验温度时所需时间，即试验周期；又要尽量满足 动力试验可忽略边界效应所需的最小尺寸，同时还要 考虑到经济能力及试验的易操作性。 （3） 保温性能良好。 选用合理的保温材料及厚度， 能有效地保持箱体中冻土的冻结状态，同时可模拟箱 中土自上而下的融化过程。 （4）尽可能地减小箱壁反射波对试验数据的干 扰， 为此在与加载方向相对的箱壁上固定一层孔径 0.5 mm 的钢丝网， 以使应力波在此处更多的散射及吸收。 3.2 试验箱设计 已有研究表明，当桩基至边界距离约 10 倍桩径 时，边界效应对桩动力性能影响很小[12]。模型试验箱 设计为由两层钢箱组成，内层钢箱直接与土体接触， 尺寸为 1.0 m0.6 m0.8 m（长宽高） ，壁厚 8 mm，钢板接缝处密实焊接。 利用蒸气压缩制冷原理对模型试验系统制冷部分 进行设计。该制冷系统主要有压缩机、冷凝器、毛细 第 4 期 李永波，等. 冻土–桩动力相互作用模型试验系统研制 777 管及制冷管组成，由管道将其连接成一密封系统，其 工作原理如图 4 所示。选用美国泰康 CAJ9510T 型全 封闭制冷压缩机， 以氟利昂 22 作为制冷剂。 因钢材具 有良好的热传导性能，在冻结土体的过程中，钢箱侧 壁温度能更快地传至箱底，所以仅在内层钢箱四侧壁 外表面布置直径 10 mm 的制冷铜管， 铜管在每一侧壁 上下向盘绕成“蛇形” ，综合易操作性、经济性及现场 制冷测试效果， 确定铜管间中心距离为 5 倍铜管直径； 同时在试验箱内底部靠近制冷压缩机侧壁位置布置一 枚温度传感器，监测试验箱内土体温度变化情况。制 冷系统性能参数见表 2。 图 4 制冷系统原理图 Fig. 4 Schematic diagram of refrigeration system 表 2 制冷系统性能参数 Table 2 Perance parameters of refrigeration system 项目指标 值 压缩机型号 泰康 CAJ9510T 马力 HP 1 排气量 18.3 m3/h -25℃ 545 W -15℃ 956 W 0℃ 1909 W 不同温度 时制冷量 15℃ 3266 W 工作电压 208～220 V，50 Hz 工作方式 间歇性 最低制冷温度 -40℃ 温度波动范围 0.1～0.5℃随制冷温度而异 试验时，根据所需要的土体负温环境，由温控器 设定压缩机工作的上限及下限温度，当温度传感器所 测土体温度高于温控器设定的上限温度时，制冷压缩 机开始工作，将常温气态氟利昂加压后，使之流入冷 凝器，借助散热片散热后，气态氟利昂冷凝成液态。 高压液态的 F22 通过毛细管进入制冷管后，压力急剧 减小，蒸发变成气体，伴随着该过程将土体内部传导 到钢箱上的热量带走，如此循环，达到冷却土体的目 的。 当温度传感器所测土温低于温控器的下限温度时， 制冷压缩机停止工作，如此反复，直至试验土体全部 达到设定的温度范围。 模型试验箱外层钢箱壁厚 5 mm，长宽高为 1.2 m0.8 m0.9 m，内外两层箱体之间距离为 10 cm，中间密实填充保温材料聚苯乙烯（EPS） 。用 EPS 保温材料制作一层厚 8 cm 的绝热层， 在土体冻结过程 中严密覆盖于试验箱上部敞口处，使桩–土体系与外 界热空气隔绝， 仅处于制冷系统所营造的负温环境中。 由于保温材料的强度低，抗压性能差，为保证在动力 加载时两层箱体间不产生较大变形，在内外层钢箱之 间置有工字形连接件，通过连接件由螺栓将两钢箱牢 固地连接在一起，如图 5 所示。 图 5 试验箱俯视图及连接件 Fig. 5 Vertical view of chamber and fastener 工字形连接件翼缘厚 10 mm，腹板厚 20 mm，在 试验箱侧面方向上布置 4 组， 如图 5 所示。 如此一来， 在水平动载试验时，内层箱壁所受的力便能很好地传 递到加载工作架上，控制了箱体的变形。由于钢材热 传导性能较强，在连接件与内外两箱壁间各置有厚度 10 mm 的橡胶垫层，以起到减小热传导，保持箱内温 度的作用。按照同样的设计思路，在两层钢箱底部亦 置两组同类型的连接件，每组连接件与侧壁相对两组 连接件处于同一平面内。模型试验箱底部在四角位置 分别安装了滚轮，便于与加载拼装时移动；同时在箱 底四角及长边两侧安装有 6 支调平用的螺脚，与混凝 土地面紧密接触，以便试验箱能更好地工作。 3.3 制冷效果分析 冻土中的未冻水含量与负温始终保持着动态平衡 关系，且满足式（1）[13]，同时，在土体冻结过程中， 伴随着热传导及固–液态水相变热。 u b Waθ − 。 1 式中 u W为未冻水含量；θ为负温绝对值；a 和 b 为 与土质因素有关的经验常数。 为测试所研制模型试验箱的制冷效果，在试验室 19.5℃的初始环境中， 以北京地铁 8 号线永泰庄车站 基坑粉质黏土 （塑限 20.1， 液限 33.4， 地层埋深 7～ 9 m）配制成含水率 25.92的土体，分层压实于试验 箱内，土体密度约为 1940 kg/m3。在试验箱轴线位置 深度5 cm和40 cm处各埋置一枚pt100温度传感器 （温 778 岩 土 工 程 学 报 2012 年 度采集范围-200℃～200℃，显示分辨率为 0.1℃） 以监测箱内土体温度变化情况， 将 8 cm 厚绝热层覆盖 于试验箱敞口位置并封压严密。模型试验拟对-1℃～ -10℃冻土环境中桩基动力性能进行研究，在该制冷 效果测试阶段以-5℃对箱内土体进行冻结。设定温控 器的上下限温度分别为-4.9℃及-5℃， 以 STI-AS 巡检 仪采集温度传感器实测值，采样间隔 5 min。 为分析实测结果，根据模型试验箱边界条件对土 体制冷过程进行数值模拟。负温和正温时土骨架的比 热分别为 770 J/kg℃和 840 J/kg℃；水及冰的比热 分别为 4180 J/kg℃和 2090 J/kg℃，相变热为 334 kJ/kg；土体导热系数在冻结时为 f λ1.67 W/m℃， 融化时为 u λ1.39 W/m℃。粉质黏土剧烈相变区位 于 0～-2℃[14]，根据文献[13]由-1℃及-2℃时的未冻 水含量求得式（1）中 a0.141、b0.221，得到该粉质 黏土焓变HΔ曲线如图 6 所示。 图 6 粉质黏土焓变图 Fig. 6 Enthalpy diagram of silty clay 试验箱钢板的热导率为 48 W/m℃，比热容为 480 J/kg℃。数值模型中钢箱四周处于-5℃的环境 内，上下表面绝热。根据各控制条件，以各种材料初 始温度为 19.5℃时对土体进行冻结分析。 图 7 不同埋深处温度变化图 Fig. 7 Temperature variation at different depths 两处不同埋深位置的温度变化实测值与计算值时 程曲线如图 7 所示。可以看出，由于钢板的导热性优 于土体，冷桥效应显著，在同一垂线上，靠近试验箱 底部的土体冻结速度相对较快。 在-5℃的制冷条件下， 大约需要 10 d 时间可使土体完全冻结至试验所需温 度。由于计算曲线所采用的是土冻结过程的焓变值， 其走势变化与实测值曲线不同，但二者冻结需时基本 一致，总体来看，试验箱的制冷效果较好，能为试验 提供所需冻土环境。 4 加载工作架设计 作为自平衡力学系统中的主要受力结构，加载架 将作动器提供的动力通过连接结构施加到试验桩基 上，因此，加载结构必须有足够的强度及可控的变形 量。在设计中，用 4 根外径 100 mm，壁厚 10 mm， 高 180 cm 的圆柱钢管作为主要的构架， 左右后 3 侧各 由 4 组高 80 mm，壁厚 8 mm 的方钢焊接，前侧仅上 部由一组此种方钢焊接，做成抽屉形结构。待试验箱 移动到工作架内后，试验箱底部通过支撑钢板由螺栓 与工作架固定牢固，调整试验箱底部的 6 支调平螺脚 使其平稳，同时模型箱四周分别由安置在中间两道方 钢上直径 14 mm 的高强螺栓所推动的厚度为 20 mm 的钢板顶紧，组成了一个牢固的工作体系。 考虑到不同工况下模型桩埋置位置的差异性，须 保证作动器的位置可调，因此，在后侧两根立柱及两 道方钢间各焊接一带道槽的钢板，钢板厚 4 cm，宽 8 cm，道槽宽 3.2 cm。由 4 支 32 mm 8.9 级螺栓将两道 高 80 mm，壁厚 8 mm 的带槽方钢连接工作架上，这 样处理后，作动器便可上下左右调整其位置。 5 试验验证 5.1 模型桩制作 在寒区实际桥梁工程中，桩基础一般为大直径钢 筋混凝土桩基，因本试验中模型桩的直径较小，且模 型混凝土桩易出现断折破坏等问题，故选用钢管以代 替模型桩，钢管底部以同材质钢板焊实。 以长度[L]， 密度[ρ]， 重力加速度[g]和弹性模量[E] 组成量纲系统，根据 Bockingham π定理，采用量纲 分析法对模型桩进行相似关系设计。考虑到钢管桩与 真实桩基截面形状的不同，相似关系设计时可先按模 型混凝土桩进行，然后再根据其与钢管桩间的折算关 系对各物理量反演，模型试验相似关系如表 3 所示。 试验中，模型桩采用外径 30 mm，壁厚 3 mm， 长700 mm的钢管， 其中埋置土体中的长度为550 mm， 模型试验几何相似比选用 Cl40， 加速度相似比 Cg1。 5.2 验证试验 验证试验在制冷系统效果分析的基础上进行，以 同类土等密度置换掉试验箱中心位置周围半径 15 cm 范围内土体[3]，同时将模型桩预埋其中，以-4.5℃对 第 4 期 李永波，等. 冻土–桩动力相互作用模型试验系统研制 779 土体冷冻 5 d， 将 7 枚温度传感器埋置于距模型桩约 5 cm，与受力方向成90o角的同一垂线土体中，测得土 体各埋深位置的温度分布如表 4 所示。 表 3 模型试验主要物理量相似关系 Table 3 Similarity relations of main physical quantities in model tests 类型 物理量 [L], [ρ], [g], [E] 量纲系统 相似常数 几何尺寸 l [L] Cl 质量密度 ρ [ρ] Cρ 弹性模量 E [E] CE 质量 m [ρ][L]3 CmCρCl3 材料特性 抗弯刚度 EI [E][L]4 CECECl3 重力加速度 g [g] Cg 响应加速度 a [g] CaCg 荷载 F [ρ][L]3[g] CFCρCl3Cg 弯矩 M [ρ][L]4[g] CMCρCl4Cg 响应位移 u [L] CuCl 动力响应 响应应变ε [0] 1 表 4 各埋深位置处温度值 Table 4 Temperatures at different depths 埋深/cm -0.5 -2 -5 -12 -30 -50-70 温度/℃ -3 -3.2 -3.8 -4.4 -4.5 -4.5-4.5 试验时， 以动力系统典型工况频率 2 Hz， 幅值 1.5 kN 的正弦动载水平加载，持时约 35 s。由计算机控制 系统采集固定于作动器活塞杆上的力传感器反馈值； 由 IOTECH 动态应变仪采集桩头的动态应变响应。经 滤波处理后的动载力反馈值如图 8 所示。 图 8 动载反馈值时程曲线 Fig. 8 Feedback values of dynamic load time histories 5.3 结果分析 图 9， 10 分别是 1.5 kN 正弦动力荷载及不同幅值 动载下的位移–动力曲线图，反映了冻土环境中模型 桩基的动力滞回特性。从试验结果来看，随着动载持 时的增加，桩头位移呈累积状态；随动载幅值增大， 桩–土体系能散增加，体系的整体刚度略有下降。 可以看出，由本试验系统所测得的模型桩头动力 滞回曲线与文献[4]中大比例现场试验所得结果类似， 说明本文所研制的该系统能成功地模拟冻土–桩动力 相互作用。 图 9 正弦动载作用下桩头位移–荷载曲线图 Fig. 9 Hysteresis curves of piles under dynamic sine loading 图 10 不同峰值动载下桩头位移–荷载曲线图 Fig. 10 Hysteresis curves of piles under different dynamic sine loadings 6 结 语 冻土环境中桩–土动力相互作用是一个亟须研究 的课题，但由于受各种条件的限制，缺乏足够的现场 数据，制约了该方向相关理论的研究，因此室内模型 试验变得尤为重要。本文在比较国内外在该课题的研 究基础上，针对冻土–桩动力相互作用研究研制了该 模型试验系统， 并通过一组试验来验证该系统的性能。 试验结果表明，本文所设计的模型试验系统能成功地 分析冻土环境中桩基动力特性，为今后该领域及其他 一些冻土问题的试验研究提供了良好的试验装置。 参考文献 [1] 程国栋, 何 平. 多年冻土地区线性工程建设[J]. 冰川冻 土, 2001, 233 213–217. CHENG Guo-dong, HE Ping. Linearity engineering in permafrost areas[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2001, 233 213–217. in Chinese 780 岩 土 工 程 学 报 2012 年 [2] 崔托维奇 H A. 冻土力学[M]. 北京 科学出版社, 1985. ЦЫТОВНЧ Н А. Mechanics of frozen ground[M]. Beijing Science Press, 1985. in Chinese [3] VAZIRI H, HAN Y C. Full-scale field studies of the dynamic response of piles embedded in partially frozen soils[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1991, 285 708–718. [4] SULEIMAN M T, SRITHARAN S, WHITE D J. Cyclic lateral load response of bridge column-foundation-soil systems in freezing conditions[J]. Journal of Structural Engineering, 2006, 13211 1745–1754. [5] SRITHARAN S, SULEIMAN M T, WHITE D J. Effects of seasonal freezing on bridge column-foundation-soil interaction and their implications[J]. Earthquake Spectra, 2007, 231 199–222. [6] WOTHERSPOON L M, SRITHARAN S, PENDER M J. Modeling the response of cyclically loaded bridge columns embedded in warm and seasonally frozen soils[J]. Engineering Structures, 2010, 324 933–943. [7] STELZER D L. Cyclic load effects on model pile behavior in frozen sand[D]. Michigan Michigan State University, 1989. [8] 张建明, 朱元林, 张家懿. 动荷载下冻土中模型桩的沉降 试验研究[J]. 中国科学D 辑, 1999, 29增刊 1 27–33. ZHANG Jian-ming, ZHU Yuan-lin, ZHANG Jia-yi. Experimental study on settlement of model piles in frozen soil under dynamic loading[J]. Science in ChinaSeries D, 1999, 29S1 27–33. in Chinese [9] 吴志坚, 王 平, 霍元坤, 等. 多年冻土区桥梁桩基础地震 响应的模型振动试验研究[J]. 西北地震学报, 2009, 314 319–326. WU Zhi-jian, WANG Ping, HUO Yuan-kun, et al. Study on shaking table test for seismic response of pile foundation of bridges at the permafrost regions[J]. Northwest Seismological Journal, 2009, 314 319–326. in Chinese [10] 汪仁和, 王 伟, 陈永锋. 冻土中单桩抗压承载力模型试 验研究[J]. 冰川冻土, 2005, 272 188–193. WANG Ren-he, WANG Wei, CHEN Yong-feng. Model experimental study on compressive bearing capacity of single pile in frozen soil[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2005, 272 188–193. in Chinese [11] 程永锋, 鲁先龙, 刘华清, 等. 青藏铁路 110kV 输电线路 冻土桩基模型试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2004, 23增刊 1 4378–4382. CHENG Yong-feng, LU Xian-long, LIU Hua-qing, et al. Model test study on pile foundation of 110kV transmission line of Qinghai-Tibet Railway in frozen soils[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004, 23S1 4378–4382. in Chinese [12] 武 芸. 大比例土–桩基–框架模型动力相互作用试验 模拟分析[D]. 长沙 湖南大学, 2005. WU Yun. The simulation and analysis of large scale soil-pile raft foundation-frame model for dynamic interaction[D]. Changsha Hunan University, 2005. in Chinese [13] 徐学祖, 王家澄, 张立新. 冻土物理学[M]. 北京 科学出 版社, 2001. XU Xue-zu, WANG Jia-cheng, ZHANG Li-xin. Physics of frozen soil[M]. Beijing Science Press, 2001. in Chinese [14] 陈肖柏, 刘建坤, 刘鸿绪, 等. 土的冻结作用与地基[M]. 北京 科学出版社, 2006. CHEN Xiao-bai, LIU Jian-kun, LIU Hong-xu, et al. Frost action of soil and foundation engineering[M]. Beijing Science Press, 2006. in Chinese