温度—应力耦合作用下能量群桩受力机理研究

发布时间：2023-05-13 21:39

　　随着世界一体化绿色经济的推动,节能和环保的主题得到广泛认可,能量桩在岩土工程领域中的应用不断增加。能量桩是通过在现浇钢筋混凝土桩内埋入传热管,利用传热管进行热量传递和转换的地热利用装置。由于温度在桩内传递的过程中会使桩内温度上升或下降,使桩内产生一定的温度应力。温度应力的产生会使桩体结构稳定性改变,桩体的沉降值会有一定的变化,对建筑物整体结构不利。同时,对于群桩基础的运用也在不断增多,从而有必要开展对能量群桩的研究和数值计算,对超大型建筑物采用能量群桩具有一定的参考借鉴。本文通过了解国内外对能量桩及群桩研究现状,介绍热传导率、初始条件及边界条件等因素,分析稳态温度场及温度应力的有限元理论计算,同时介绍竖向荷载作用下群桩基础的承载力及沉降理论分析,讨论能量群桩在不同工况下桩基的沉降情况。通过参考已竣工工程实测数据,利用ANSYS workbench及fluent软件进行热-固-流耦合作用下能量单桩数值模拟分析,分析能量单桩温度场和应力场在温度循环稳定后温度分布情况、温度应力云图及桩的沉降图,并通过软件计算出能量桩的轴力大小变化情况。结合已有数据进行对比,得出能量桩温度循环稳定后进出水口温...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 能量群桩国内外研究发展现状
        1.2.1 能量桩国内外研究
        1.2.2 能量桩的力学特性研究
        1.2.3 群桩国内外研究
    1.3 研究意义、内容和技术路线
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 主要内容
        1.3.3 技术路线
第2章 能量桩的温度场基本理论分析
    2.1 能量桩技术原理
    2.2 热传导基本方程及边界条件
        2.2.1 热传导基本方程
        2.2.2 初始条件及边界条件
    2.3 稳态温度场有限单元解法
    2.4 温度应力的有限元分析
第3章 群桩基础的工作性能研究
    3.1 群桩基础沉降理论分析
    3.2 群桩桩土作用关系
第4章 温度-应力耦合作用下能量桩模拟分析
    4.1 ANSYS模拟分析
        4.1.1 ANSYS简介
        4.1.2 ANSYS模块及分析步骤
    4.2 工程概况及数据分析
    4.3 能量桩温度场及应力场模拟分析
        4.3.1 建立模型及网格划分
        4.3.2 能量桩温度场模拟分析
        4.3.3 能量桩应力场模拟分析
    4.4 能量桩沉降及轴力模拟分析
        4.4.1 能量桩沉降模拟分析
        4.4.2 能量桩轴力模拟分析
    4.5 实测与模拟对比分析
    4.6 本章小结
第5章 温度循环作用下的能量群桩受力机理分析
    5.1 能量群桩温度场数值模拟
        5.1.1 能量群桩模型及网格划分
        5.1.2 能量群桩温度场模拟分析
        5.1.3 能量群桩应力场模拟分析
    5.2 能量群桩沉降及轴力数值模拟分析
        5.2.1 能量群桩沉降模拟分析
        5.2.2 能量群桩轴力模拟分析
    5.3 能量群桩与单桩模拟结果对比分析
        5.3.1 能量群桩与单桩温度及沉降对比
        5.3.2 能量群桩与单桩应力对比
        5.3.3 能量群桩与单桩轴力对比
    5.4 本章小结
第6章 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3816571