荷載-溫度作用下地熱樁承載特性數值分析.pdf

1、地熱樁技術即建筑樁基與地源熱泵的一體化，利用建筑樁基實現了對淺層地熱能的利用，有助于節(jié)能減排。但目前地熱樁的荷載-溫度承載特性與規(guī)律尚不夠明確，不利于地熱樁技術的推廣應用。本文利用數值模擬深化荷載-溫度作用下地熱樁單樁以及群樁承載性能及其影響因素的研究，主要研究成果如下:
　　1.地熱樁升、降溫引起樁身溫度荷載和樁側正、負摩阻力增量，導致樁側摩阻力和樁身軸力變化，樁端土層和樁頂結構約束對地熱樁樁身溫度荷載、樁側摩阻力和樁身軸力影響

2、突出。升、降溫引起的地熱樁位移效應不明顯。地熱樁承載性能須考慮樁基荷載水平、長徑比影響。
　　2.長期運營過程中，樁頂沉降隨溫度變化呈現周期性變動的同時產生累積，沉降累積效應與運營工況以及樁頂荷載水平有關。相同運營工況下，荷載水平較低時樁頂累積沉降隨著溫度循環(huán)次數的增加可趨于穩(wěn)定，荷載水平較高時，樁頂累積沉降持續(xù)增長，應關注持續(xù)周期性運營過程中溫度對樁基沉降的影響。
　　3.樁筏基礎中筏板對地熱基樁的約束將引起各基樁樁頂反力

3、重分配，使得筏板局部負彎矩發(fā)生較大變化，地熱樁升溫時常規(guī)樁基樁頂反力將比僅荷載作用時減小，地熱樁樁頂反力將比僅荷載作用時增大，地熱樁降溫時常規(guī)基樁以及地熱樁樁頂反力相對于僅荷載作用時的變化與地熱樁升溫時相反。
　　結合數值模擬研究成果，建議在地熱樁的設計過程中，考慮持續(xù)周期性溫度變化對樁基沉降帶來的影響以及不同的約束情況對樁基內力變化帶來的影響;在確定樁筏基礎中地熱樁的間距時不僅應考慮換熱需要，還應考慮地熱樁不同的布置間距可能給樁