国家自然科学基金(51378178)
- 作品数：13 被引量：128H指数：8
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- 不同压实度下能量桩的热力学效应被引量：8
- 2016年
- 能量桩是1种新型桩基埋管地源热泵技术,在传递上部荷载的同时获取地热能源;但是目前对于桩土之间的相互作用以及桩体的热力学效应却研究较少。基于模型试验方法,采用打夯法和砂雨法,对饱和砂土中不同压实度下的桩体热力学效应和承载特性进行对比研究。试验测得桩体和桩周土体温度变化、桩周土体水平压力变化、桩体应变应力以及桩顶位移。结果表明,加热时,桩周土体会有水平土压力的增大,桩体内部会有压应力的产生,桩顶会产生向上的位移,并且压实度越大,桩周水平土压力越大,桩体应力越大,桩顶位移变化越小。
- 刘汉龙王成龙孔纲强吴宏伟吴迪
- 关键词：模型试验压实度
- 桩芯介质对管式能量桩换热效率的影响被引量：6
- 2019年
- 管桩在中国大部分地区已经取得了较多的应用,现阶段能量桩的发展已不再局限于传统桩基础中,管桩桩基中能量桩技术也逐渐得到应用。管桩式能量桩的传热模式有别于传统能量桩,可利用其内壁空腔,提高换热效率,不同桩芯介质条件下,管桩式能量桩的换热效率有较为显著的区别。采用室内模型试验和数值模拟的方法,测得不同桩芯介质情况下管式能量桩及其桩周土体温度场的变化规律,通过控制循环导管内导热液体的流速改变能量桩的循环模式,续而探讨分析不同桩芯介质及循环流速下管式能量桩在实际运行过程中的换热效率。研究结果表明:试验条件下,桩芯介质为水的管式能量桩换热效率要高于桩芯介质为干砂的管式能量桩,且其在循环稳定时的桩身温度变化值和桩周土体的温度变化值也高于桩芯介质为干砂的情况,表明不同桩芯介质对管式能量桩的桩土温度场有显著影响,进一步验证了可通过改变管式能量桩内壁空腔的介质来提高其换热效率的可行性;同时,结合数值模拟结果发现流速的增大可以提高能量桩的换热效率,但是影响较小,而提高能量桩运行时的流速需要耗费额外的能源,表明在实际工程应用中通过提高流速的方法增加能量桩的换热效率具有较低的经济性,实际运行中的能量桩其流速满足建筑制冷供暖需求即可。
- 刘汉龙黄旭孔纲强彭怀风车平
- 关键词：道路工程换热效率模型试验数值模拟
- 热力耦合边界面模型在COMSOL中的开发应用被引量：11
- 2017年
- 基于边界面理论的热力耦合模型可以模拟边界面形状和尺寸随温度的变化,能够反映不同超固结比情况下升-降温引起的土体体积变化和温度对剪切特性的影响等土体重要的热力学特性。为了在热-流-固耦合分析中采用热力耦合边界面模型,基于有限元软件COMSOL,通过修改内置材料方程、耦合渗流和固体力学控制方程以及添加计算边界面内塑性应变偏微分方程的方法对一热力耦合边界面本构模型进行了二次开发。利用所开发模型,对一维固结问题、常温等向压缩问题、排水条件下等向升-降温问题和不同温度下不排水三轴压缩问题进行了模拟,验证了模型的可靠性和有效性。
- 费康刘汉龙孔纲强吴宏伟
- 关键词：温度本构模型边界面二次开发
- 循环温度荷载下管式能量桩荷载传递机理研究被引量：1
- 2019年
- 基于模型试验方法,开展加热(制冷)工作模式下,实心和管式能量桩的热响应测试研究;分析多次加热/制冷循环作用下两种能量桩的热力耦合特性,实测桩顶位移、桩身应变、以及桩侧摩阻力等变化规律,并对实际运行过程中实心和管式能量桩的承载特性进行初步讨论。研究结果表明,相同直径的管式能量桩换热效率高于实心能量桩,管式能量桩对加热循环的热响应要高于实心能量桩;多次循环后,能量桩桩顶产生塑性沉降、桩身产生微小的塑性应变,桩侧摩阻力值增加。
- 车平黄旭孔纲强
- 关键词：承载力温度循环热力耦合模型试验
- 预埋与绑扎埋管形式能量桩承载特性研究被引量：2
- 2017年
- 预埋钢管能量桩是一种新型桩埋管形式的地源热泵技术;然而针对其特殊埋管形式下的承载特性的研究相对较少。针对预埋钢管单U型埋管能量桩的承载特性开展模型试验和数值模拟研究,测得在热-冷循环温度荷载作用下预埋钢管单U型埋管能量桩桩顶位移、桩体热应变及桩端阻力的变化规律;为了对比分析,同时进行传统绑扎单U型埋管能量桩的承载特性模型试验,并分析预埋钢管能量桩的适用性。研究结果表明,与传统绑扎单U型埋管形式相比,预埋钢管能量桩具有相对更优的承载性能;预埋钢管能量桩两种工况最终的桩顶位移比绑扎埋管能量桩分别小23%和13%,而桩体最大热应变分别仅为绑扎埋管能量桩的44%和25%,桩端阻力也分别比绑扎埋管能量桩小14%和35%。
- 吴迪刘汉龙孔纲强王成龙车平
- 关键词：模型试验
- 工作荷载下温度循环对桩基变形与应力的影响分析被引量：18
- 2016年
- 目前针对工作荷载下温度循环对桩基承载力特性的研究相对较少,基于室内模型试验方法,对饱和砂土中工作荷载下桩体在多次冷热循环作用时的承载特性和传热特性进行研究,测得温度循环作用下桩体和桩周土体温度、桩周水平土压力、桩体应变以及桩顶位移随时间的变化规律。试验结果表明,施加温度循环作用后桩体及桩周土体温度变化不大,桩周水平土压力也能基本恢复到初值,但在桩体内部则会产生较少残余应变,桩顶下沉并随着循环次数的增加不断累积,从而影响结构的整体承载能力。
- 王成龙刘汉龙孔纲强吴迪
- 关键词：饱和砂土模型试验
- 多次温度循环对能量桩桩顶位移影响分析被引量：41
- 2017年
- 能量桩是一种在承载上部建筑荷载的同时获取地热能源的新技术。但目前对于能量桩在冷、热循环过程中尤其多次冷、热循环情况下的热力学效应研究较少。基于模型试验方法,针对预埋钢管单U型新型能量桩,开展工作荷载作用下多次冷、热循环时的传热特性和承载特性,尤其是桩顶位移变化规律的研究;并开展无荷载作用下单次冷、热循环试验进行分析。试验结果表明,冷、热循环引起的桩体热应变,在加热时桩体内部产生压应力,而在制冷时桩体内部产生拉应力,同时温度引起桩侧不同部位分别产生正摩阻力和负摩阻力。相较于工作荷载,无荷载作用下加热会使桩体位移上升约41%,而一次加热与制冷循环作用后,无荷载作用下桩顶残余位移约为工作荷载作用下的10%。多次冷、热温度循环会导致桩体沉降不断积累。
- 孔纲强王成龙刘汉龙吴迪车平
- 关键词：桩基模型试验
- U型、W型和螺旋型埋管形式能量桩热力学特性对比模型试验被引量：23
- 2016年
- 能量桩是一种可以节省地下空间和施工埋管费用的新技术,目前针对其在供暖和制冷过程中土体和桩基之间的相互作用机制研究却相对较少。基于模型试验方法,系统地研究了饱和砂土中单U型(绑扎和预埋形式)、W型和螺旋型等4种不同埋管形式情况下的能量桩热力学效应、传热和承载特性,测得桩体和桩周土体温度、桩端阻力、水平土压力、桩顶位移以及桩体应变随时间的变化规律。试验结果表明,在相同输入功率情况下W型埋管形式桩体的温度、土体压力、应力和桩顶位移均较螺旋型和U型埋管形式的情况大。
- 刘汉龙王成龙孔纲强吴迪
- 关键词：模型试验饱和砂土
- 不同埋管形式下能量桩热力学特性模型试验研究被引量：13
- 2017年
- 桩埋管式地源热泵(也称能量桩)是一种可以节省地下空间和施工埋管费用的新技术,目前在国内外得到了一定的应用。然而,针对其在干砂中的传热特性和力学特性的研究却相对较少。基于模型试验方法,对不同埋管形式下,干砂中钢筋混凝土桩的传热特性及其力学特性进行了对比模型试验研究。试验测得桩体、桩周土体的温度变化规律,桩体应变和桩体热应力的变化规律,并对比分析了温度影响下基桩的极限承载力。试验研究结果表明,同样输入功率条件下,不同埋管形式相比,W型和螺旋型桩的应力变化和桩顶沉降量均较单U型桩要大。
- 王成龙刘汉龙孔纲强吴迪
- 关键词：模型试验极限承载力
- 夏季制冷循环下PCC能量桩负摩阻力特性研究被引量：12
- 2017年
- 基于传统PCC(Large Diameter Pipe Pile by Cast-in-place Concrete)桩研发的新型PCC能量桩技术,具有埋管方便、热传导效率高等技术优点。目前针对循环温度下该新型能量桩负摩阻力特性的研究仍相对较少。基于模型试验方法,开展循环温度影响下PCC能量桩的静载荷试验,测得循环温度作用下PCC能量桩的荷载一位移关系,以及桩、土温度等变化规律曲线;进而,通过针对桩侧摩阻力的计算与分析,对实际运行过程中PCC能量桩的承载特性与负摩阻力进行了初步讨论。结果表明,风干砂土中PCC能量桩的竖向承载力随着桩体温度的升高而略有增加;PCC能量桩桩侧摩阻力变化规律与常规能量桩规律一致;制冷循环结束后,能量桩顶部出现负摩阻力区,工程设计人员需要格外关注。
- 黄旭孔纲强刘汉龙彭怀风郝耀虎
- 关键词：PCC桩负摩阻力热力耦合模型试验
