让压锚杆让压管长度的解析设计方法

为确保让压锚杆在高地应力软岩大变形隧道中起到良好的让压性能,保证围岩释放变形能的同时能有效保持围岩的稳定性,基于锚杆中性点理论,在分析围岩与锚杆的相互作用时考虑让压管的让压效应,假定由让压变形量引起的相对拉伸变形量沿隧道半径符合双曲线的变化规律,通过建立锚杆中性点两侧轴向拉力的平衡方程,推导全长锚固让压锚杆的内力计算公式。结合昆宜高速万溪冲隧道工程,得到让压锚杆的轴力分布情况及其随让压管长度的变化规律:锚杆最大轴力随让压管长度的增加而减小,而轴力的分布形式变化不大。在此基础上得出让压管合理长度范围的设计准则:由锚杆抗拉极限轴力确定让压管长度的下限值,以保证让压锚杆不因拉断而破坏;根据隧道洞壁处锚杆受到的黏结摩阻力确定让压管长度的上限值,以确保锚杆中性点理论假设始终成立。

管长设计方法对地源热泵长期性能的影响

为研究不同管长设计方法对地源热泵系统长期运行性能和经济性产生的影响,选取北京地区某办公建筑为研究对象。根据GB 50366—2005“地源热泵系统工程技术规范”中埋管出口温度在夏季和冬季的安全运行约束范围要求(方法一)和半经验公式法(方法二),分别计算地埋管总长度;利用COMSOL Multiphysics软件模拟2种方法下地源热泵系统长达10 a的动态性能,比较2种方法下地源热泵系统运行10 a的总成本。研究结果表明:方法二设计得到的地埋管总长度较长,地埋管的热性能和地源热泵系统的长期运行性能均较佳;在最大冷负荷和最大热负荷分别为42.11 kW和40.20 kW时,方法二设计条件下的地埋管总长度比方法一设计条件下的增加了11.60%;当热泵系统运行10 a后,与方法一设计条件下相比,方法二设计条件下的地埋管平均出口温度在供冷期降低了2.67℃,在供暖期升高了1.67℃,方法二设计条件下的机组平均性能系数在供冷期增加了5.33%,在供暖期增加了1.40%;不同管长设计方法对热泵系统运行性能的影响差异随着建筑负荷增大而变小;当单位管长埋管总成本与每度电电费的比值大于等于148.2 kW·h/m时,方法一设计条件下的系统总成本具有优势。