螺旋型能量桩热-力响应原位试验研究

针对单螺旋型、并联双螺旋型2种埋管形式能量桩在温度-荷载联合作用下开展现场原位试验,分析2种埋管形式能量桩的换热效率、桩体应变、桩体轴力、侧摩阻力等热力学变化规律。结果表明:并联双螺旋型能量桩升温时温度分布较单螺旋型能量桩更均匀,2根桩的换热功率分别稳定在9.44 kW和9.70 kW,桩体平均每延米瞬态热交换值分别为726.2 W/m和746.2 W/m;桩体最大和最小应变分别位于桩体中上部和桩端位置;升温过程中,桩侧摩阻力分布呈上负下正,中性点均位于桩体中上部;2根桩由升温产生的附加压应力分别达到7.29 kPa和6.33 kPa,由降温产生的附加拉应力分别达到-4.06 kPa和-4.75 kPa,单螺旋型能量桩由温度引起的下拉荷载比并联双螺旋型能量桩增加了885 kN,在实际工程中应给予重点关注。

不同桩顶荷载作用下新型能量桩承载性能试验研究

通过室内模型试验方法,对不同桩顶荷载作用下的能量桩的承载性能进行研究.结果得出,当荷载小于Qu/2时,桩身热应力及桩身附加侧摩阻力随荷载的增加呈逐渐增大的趋势,当荷载超过Qu/2时,桩身热应力的最大值及桩身附加侧摩阻力呈逐渐减小的趋势,且温度循环导致桩顶产生累积沉降,对能量桩设计和工程实践具有一定指导价值.

热-力耦合作用下新型能量桩承载性能试验

能量桩在承担上部建筑荷载的同时兼起到地源热泵换热器的作用,热-力耦合作用下对其承载性能产生的影响与常规桩不同。基于室内模型试验方法,对热-力耦合作用下饱和砂土地基中新型能量桩(掺入0.6%的钢纤维和4%的石墨)桩周温度场分布、桩身热应力、桩端土压力、桩身侧摩阻力、桩顶以及桩周土体竖向位移的变化规律进行研究。试验结果表明:桩端土压力在升温时逐渐增大,降温时逐渐减小;桩身热应力随着深度的增加呈现先增加后减小的趋势,同一深度处温度越高桩体内产生的热应力越大;无论有无工作荷载,桩侧摩阻力均随温度的升高而增大;工作荷载作用时,随着循环次数的增加桩顶的沉降位移不断累积,对结构的安全性、耐久性及正常使用造成不利的影响。