在多年冻土地基上建造电力输电杆塔,最大的难题就是如何解决电力杆塔基础的稳定性问题。在全球气候变暖的大背景下,多年冻土融化层逐年加厚,冻土上限下移。由于电力杆塔基础一般埋深较浅,活动层在寒季冻结时对杆塔基础产生的冻拔力,经过几个或长期冻融循环后,地基土与杆塔基础相互作用,产生冻拔现象,造成输电杆(塔)变形或倾覆,甚至会使基础被拔出而破坏。为准确的计算热棒应用于输电塔桩基础的长期降温效果、桩顶冻拔位移及桩身切向冻胀力(冻结力)的分布规律,本文以青藏高原望昆~不冻泉段电力杆塔热棒桩基础、普通桩基础(无热棒桩基础)的现场试验为背景,主要进行以下研究:(1)现场试验数据进行整理,得到电力杆塔热棒桩基础、普通桩基础在2004年及2005年的实测温度场和桩基冻拔量。实测数据表明:2005年热棒桩基地温低于2004年的基础地温,不同深度处的平均地温最大降幅为0.77℃;普通桩基础不同深度处的平均地温两年大致相同或略有升高;与普通桩基相比热棒桩基对地温的降低和冷储量的增加效果是明显的,而且这种效果随着时间的推移会越来越明显。从桩顶位移可以看出,无论热棒桩基础还是普通桩基础,均有冻拔现象,但普通桩基的冻拔现象严重。(2)温度场数值计算,基于冻土传热学相关知识,考虑全球气候变暖、冻土相变、混凝土水化放热、热棒功率变化等因素,结合现场试验,建立热棒桩基的三维有限元模型,采用迭代的计算方法计算分析50 a内热棒功率和桩土体系温度场。最初两年内的计算值与实测值吻合度较高,说明数值计算能较好的模拟此场地桩土体系温度的动态变化;在热棒的全寿命周期30 a内,热棒功率呈非连续波浪递减式变化;热棒桩基能有效增加冷储量,降低土体地温,缩短桩周土体回冻时间约34%,第5年桩周土体地温降至最低,融化深度最小,第30年可提高冻土上限48 cm;建议在热棒寿命结束后的第2年更换新的热棒或进行其他工程处理措施保持输电塔基础的热稳定。(3)热力耦合数值计算,考虑冻土的相变、相对含冰率、冻胀率、泊松比等影响因素,建立桩土接触单元,以温度场计算结果为基础,计算了多年冻土地基电力杆塔热棒桩基和普通桩基的桩顶冻拔位移、桩身切向冻胀力(冻结力)大小及分布规律。