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第!"卷第!期西安工程学院学报#$%&!"'$&!
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人工冻结梁构件中不同加筋作用的对比试验研究
牛富俊;,夏慧民!
(;&中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室,
甘肃兰州<=((((;!&解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京!;(((<)
[摘要]考虑土层冻结构件中冻结管的加筋作用,对于增加冻结构件强度,减小变形量,提高人工冻结
支护工程经济效益有重要作用.为研究冻结管对人工冻结构件的加筋作用,通过淤泥质粘土人工冻结
梁构件三点弯试验,获得了各级载荷下构件的位移值.根据对冻土梁加筋与否,构件特定力学响应的比
较,完成了冻结管加筋作用的量化分析.
[关键词]人工冻结;加筋单元;力学响应;加筋作用
[中图分类号]7,"<;&(((;>(=
[作者简介]牛富俊(; ),男,副研究员,博士后,现从事冻土环境与工程方面的研究工作.
应用地层人工冻结(.ABCDCECF%5A$9:G0AHHIC:J
简称.50)技术而形成的人工土层冻结构件的稳定
性,止水性和经济性等优点已被国内外众多的采矿,
环境和基础工程所证实.为把该项技术推广运用于
目前炙手可热的软土深基坑支护工程,国内有关科
研人员和工程技术人员对该项技术在软土深基坑中
的运用研究也从未停止[;!!].对土层冻结构件的
力学稳定性所进行有针对性的试验和计算分析工
作[=!@],对软土深基坑冻结法施工中的诸多影响因
素和可行性进行了研究和分析,为.50技术运用于
深基坑支护做了开创性的准备.
尽管如此,由于冻结管加筋作用模型分析的自
身复杂性,目前冻结管在冻结构件中的加筋作用并
未引起足够的重视.仅6KHF:9L6$$(; M))[)]等
对冻土墙加筋后的变形特性进行过有限元的模拟计
算,但冻土墙的变形参数和加筋材料特性与实际构
件相距较远.忽略冻结管对冻结支护构件项目的加
筋作用,必然削弱冻结支护技术的经济性.笔者在
完成了加筋人工冻结土梁构件三点弯试验的基础
上,通过加筋与否,冻土梁在载荷作用下的变形特征
和破坏荷载的对比分析,突出考虑了冻结管在人工
[收稿日期]!((;>( >!;
[基金项目]中科院知识创新工程;冻土工程国家重点实验室开
放基金项目(!((=)
土层冻结构件的加筋作用对提高冻结支护工程经济
效益的重要作用.
;物理试验研究
整个试验在中国科学院寒区旱区环境与工程研
究所冻土工程国家重点实验室完成.试验土取自杭
州市浙江大厦基坑中的淤泥质粘土,经过制样,冷
藏,恒温等步骤后,在温度为(><N(&(@)O的恒温
箱中对冻结土梁进行三点弯试验.为避免试样变形
后卸载作用带来的载荷误差,跨中所加线荷载通过
在加压杆上堆标准砝码获得,以加压杆上的压力传
感器采集.压力和位移值通过与传感器相连的
PFBFBFQHA@((传送至显示器.恒温箱内的温度由温
度传感器采样显示,冷媒剂温度由温度调节器控制
(图;).试验分三组进行,第一组(JA$9R;)为不加
筋冻土梁;第二组(JA$9R!)为加冻结管冻土梁;第三
组(JA$9R=)为加钢筋冻土梁(表!).所加!根通长
图!试验装置图
万方数据
冻结管和钢筋分别距梁底面和两侧!"#$%.材料物
理力学参数见表![&].试样长'("#$%,宽)")$%,高
*"#$%.试样分级加静态线荷载至样品破坏.
表!材料物理力学参数
参数
天然淤泥
质粘土
人工冻结
淤泥质粘
土(+& ,)
钢筋
!*%%
冻结管
!*%%
"!%%
#/(-/$%')!&".# !&".#
!//01 !'"# !&".
!/(2)!' (#
"#/301("4 !)#"#(5!#)*&###
$#"6# #"') #"'# #"'#
三轴抗压强度
%!+%'/301
'"4#
单轴抗拉强度
%$/301
!"4#
表"破坏载荷值
试样编号试验平均值!%&//7强度提高率'/8
9:;<=!(不加筋)#
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