摩擦型能源桩热–力耦合全过程承载性能分析

集地源热泵换热管路与建筑桩基为一体的能源桩长度越长,换热性能越好,但其热–力耦合承载性能却愈加复杂且少有关注。利用简化热–力耦合数值方法建立昆山某40m长摩擦型能源桩的数值模型,研究其全过程荷载–温度耦合作用下的荷载传递特征与桩顶位移变化。分析表明摩擦型能源桩在荷载–受热/受冷耦合作用下,桩顶荷载小于50%极限荷载P_u,即荷载水平较低(≤50%P_u)时,桩身轴力、桩侧摩阻力和桩顶沉降明显受温度变化的影响,桩身轴力变化最大达到3.1倍(25%P_u)和1.6倍(50%P_u),桩顶沉降变化幅度达到了66%(25%P_u)和25%(50%P_u)以上;当桩顶荷载水平较高(>75%P_u)时,桩顶荷载对能源桩荷载传递特征起主导作用,受冷/受热作用下的温度变化引起的桩身轴力和桩侧摩阻力变化幅度逐渐减小,但受冷工况下桩顶沉降却会有明显增加,桩顶沉降的变化使其已不适合继续作为能源桩使用。因此,工程桩基作为能源桩使用应控制荷载小于75%P_u,且应关注热–力耦合效应对承载性能的影响。