随着我国社会主义经济建设战略布局逐步向西部转移,这里正是我国高山高原多年冻土地区发育的地段,在冻土区开发以及进行工程建设过程中,特别是交通运输工程中桥梁的建设,会遇到与冻土桩基相关的很多关乎建筑物安全及正常使用的一系列问题,桩基础在正常使用过程中除了受到上部桥梁结构的恒荷载作用,还会受到车辆运行带来的动荷载作用,动荷载作用会使得冻土桩基的力学特性发生变化,影响桩基础的正常使用。本文在室内模型桩基试验的基础上主要研究了动荷载作用下频率和恒荷载大小对桩顶位移、桩土相对位移、桩身轴力、桩端阻力的影响,动荷载下的冻土桩基荷载传递函数及其影响系数,动荷载下冻土桩基的极限承载力变化规律,现将本次试验的研究内容以及得到的成果归纳如下:(1)本次试验主要研究动荷载作用下冻土桩基传递函数及其影响系数与动荷载下冻土桩基的极限承载力变化规律,为了保证试验的合理性和可靠性,本次室内试验根据相似性原理制作了混凝土模型桩,桩基的冻土环境利用低温箱模拟,为了得到模型桩力学特性的变化,混凝土模型桩内的钢筋骨架上不同位置处埋置了应变片,为了得到桩土相对位移的变化,桩土模型与位移传感器连接,根据机车行驶过程中对路面的振动作用,将动荷载形式设置正弦式动荷载,将动荷载频率设定为0Hz、2Hz、4Hz、6Hz、8Hz、10Hz。(2)利用MTS-810万能试验机对模型桩施加正弦式动荷载,在不同恒荷载大小和动荷载频率下进行室内混凝土单桩模型试验,通过控制动荷载频率和恒荷载大小来研究桩顶位移的变化规律,桩身轴力、桩土相对位移与桩侧冻结应力沿桩体埋深的变化特征,对试验所得数据进行整理、绘图、分析、计算、理论推导,可以得出桩土体系稳定之后,在动荷载作用下桩土相对位移沿桩体埋深的分布函数以及桩基传递函数的具体表达式及不同埋深处的动荷载影响系数随频率的变化趋势。对模型桩施加分级动荷载,根据桩顶沉降量与荷载之间的变化曲线关系,可以得到动荷载频率对桩基承载力的影响规律。(3)在动荷载作用下,随着动载频率的增大,桩顶位移、桩土相对位移、桩身轴力以及桩端阻力减小,桩侧冻结应力增大。在不同恒荷载作用下,随着动载频率的增大,频率对桩顶位移的影响程度增大。在同一频率的动荷载作用下,随着恒荷载的增大,同一埋深处的桩顶位移、桩土相对位移、桩身轴力、桩端阻力、桩侧冻结应力增大,其中恒荷载对桩顶位移的影响程度减弱。(4)在动荷载作用下,桩身轴力与桩土相对位移沿桩深逐渐减小,桩身轴力沿桩体埋深的分布大致呈现反“S”形,桩土相对位移沿桩深的变化曲线为1/4正弦波长,桩侧冻结应力沿桩体埋深先增大后减小,基本呈现一个“D”字形,在两端趋向一致,在桩体埋深150mm达到最大值。(5)在动荷载作用下,桩侧冻结应力沿桩体埋深的传递函数可表示为桩土相对位移与动荷载频率的函数,根据桩侧冻结应力传递函数可以得到桩体任一确定埋深处的侧冻结应力值。(6)冻土桩基传递函数的动荷载系数可有效的反映动载对冻土桩基冻结应力的影响,而且这种影响随着动载在总荷载中的占比及频率的增大而增大,必须在设计中给以考虑。在同一动荷载频率作用下,桩端处的动荷载影响系数最大,桩体埋深中点处的动荷载影响系数最小。车辆传到桩基上动载的主要频率与车速,路况及桥梁结构有关,一般在1-3Hz之间,当动荷载频率为2Hz时,动荷载影响系数沿埋深变化的最大值可接近2,平均也可达到1.5左右,说明在传递函数中考虑动载的影响是十分必要的。(7)当动荷载在低频阶段变化时(0~6Hz),随着频率的增大,冻土桩基的极限承载力增大25%,当动荷载在高频阶段变化(6~10Hz)时,随着频率的增大,冻土桩基的极限承载力减小10%。