桩基埋管对桩承载特性的影响研究

论文摘要

随着经济的发展以及人们环保意识的提高,具有环保、节能等特点的地源热泵系统逐渐受到人们的重视。地源热泵系统已经广泛应用于国内外建筑中,学者们也对这项技术展开了深入研究和探讨。目前制约地源热泵发展的一个重要障碍就是初投资高。传统的地热换热器采用钻孔竖直埋管的形式,但对于工程问题来说,钻孔的费用相当昂贵,占初投资的比例较大,致使初投资过高。考虑到传统换热器的成本、精度和复杂工艺,出现了“桩埋管换热器”。目前已有的桩埋管研究是把U型管换热器埋于建筑物混凝土桩基中,但这种方式传热面积小、易形成“热短路”,而螺旋盘管避免了这些缺点,因此提出桩埋螺旋盘管式换热器。同时,采用桩埋管地热换热器可承担一定量的空调负荷,不足的部分再由钻孔埋管来承担,这样可较大的降低初始投资的费用,减少地热换热器的占地面积。在桩中埋管是一种新技术,其研究应用和工程实践较少,目前主要存在以下一些问题：对于设置埋管的桩的承载力特性研究还不成熟,很多问题还不深入；国内外对其全面的、系统的研究尚不多见,仅仅照搬无埋管桩的研究方法或者稍加修改,不能真实体现出埋管对桩的承载特性的影响。埋管对桩基承载特性的影响制约着桩埋管技术的发展,因此研究埋管对桩基承载特性的影响将有利于桩埋管技术继续完善和发展。为了研究埋管对桩承载特性的影响,首先采用室内模型试验分别对无埋管和埋管的桩构件在压力、弯矩和拉力作用下的受力和变形情况进行分析,得到了埋管对桩构件承载特性的影响。然后采用有限元数值模拟软件ANSYS建立桩构件数值模型,分别分析其在压力、弯矩和拉力作用下的受力和变形情况,能较好符合物理试验。结合具体的工程实例,通过与有限元数值模拟分析结果的比较,得到合适的计算参数,并建立桩土数值模型,分析了埋管对桩基承载特性的影响。最后通过数值模拟分析了桩长、桩径、螺旋管径、螺旋管距等影响因素对桩基承载特性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 桩基埋管的特点及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究内容
• 第2章 桩构件埋管的试验研究
• 2.1 试验的简介
• 2.2 抗压试验研究
• 2.3 抗弯试验研究
• 2.4 抗拉试验研究
• 2.5 本章小结
• 第3章 埋管桩构件的数值分析
• 3.1 有限单元法的综述
• 3.2 ANSYS软件的简介
• 3.3 数值模拟分析
• 3.4 数值模拟分析的适应性
• 3.5 本章小结
• 第4章 埋管桩工作性能分析
• 4.1 单桩承载力
• 4.2 桩基的有限元分析
• 4.3 工程实例分析
• 4.4 埋管桩的数值分析
• 4.5 埋管桩的承载力
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况