热力耦合作用下能量桩单桩荷载传递机理研究

摘要

能量桩是一种将地源热泵系统与传统桩基结合起来的新型桩基，桩同时起到承载和传热的功能，具有较好的应用前景。但有关热力耦合作用下能量桩单桩荷载传递机理方面的研究还较少，影响了能量桩的推广及应用。
　　本文通过模型槽试验、理论分析和数值模拟对能量桩单桩荷载传递机理进行了研究，主要工作和结论如下:
　　(1)采用模型槽试验，分析了在不同桩顶荷载和土体条件下温度对能量桩工作特性的影响。试验结果表明:桩身应变和桩端压应力会随着温度的上升而增大，随着温度的下降而减小。温度恢复后，桩身应变和有桩顶荷载时的桩端压应力不能恢复到初值;降温引起的桩体下沉大于升温时上升变形，桩顶有残余沉降。
　　(2)基于单桩荷载传递法，将桩土荷载传递函数取为双曲线模型，利用Masing法则来模拟桩土界面的卸载特性，建立了热力耦合作用下能量桩简化计算方法。通过工程实例对该简化方法的合理性和可靠性进行了验证，结果表明:该简化方法能较好的模拟热力耦合作用下能量桩单桩的工作特性。
　　(3)采用所提出的简化方法，对能量桩单桩工作特性进行了参数敏感性分析，比较了能量桩在不同桩长、桩顶荷载、温度增量、桩端土体和桩顶约束下的工作特性。结果表明:最大桩身温度应力会随着桩长、温度增量、桩端土刚度和桩顶约束的增大而增大，随着桩顶荷载的增大而减小;当桩长或桩端土刚度增大时，温度应力最大值点沿桩身向下移动，当桩顶荷载、温度增量和桩顶约束变大时，温度应力最大值点沿桩身向上移动。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的与意义

1．2 能量桩荷载传递机理研究现状

1．2．1 常规桩单桩荷载传递机理的研究

1．2．2 能量桩荷载传递机理的研究

1．2．3 理论计算方法研究

1．3 本文主要的研究内容

1．4 技术路线

第二章 能量桩单桩工作特性模型槽试验

2．2．1 试验材料及设备

2．2．2 仪器布置

2．2．3 试验方案及步骤

2．3 试验结果

2．3．1 静载试验

2．3．2 热力耦合试验

2．4 本章小结

第三章 考虑温度影响下的单桩工作特性分析方法

3．1 概述

3．2 荷载传递方程法

3．2．1 基本思路及假设

3．2．2 控制方程推导

3．2．3 边界条件

3．3 荷载传递函数

3．3．1 桩侧荷载传递函数

3．3．2 桩端荷载传递函数

3．3．3 参数确定

3．4 数值算法

3．4．1 力学加载

3．4．2 温度加载

3．5 算例验证

3．5．1 算例1：现场力学加载试验

3．5．2 算例2：现场热力耦合试验

3．5．3 算例3：离心机热力耦合试验

3．6 模型槽试验模拟

3．7 本章小结

4．1 概述

4．2 能量桩影响性分析

4．2．1 算例概况

4．2．2 结果分析

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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