›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (3): 667-673.doi: 10.16285/j.rsm.2015.03.009

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

循环温度场作用下PCC能量桩热力学特性模型试验研究

黄 旭1, 2,孔纲强1, 2,刘汉龙1, 2,吴宏伟3   

  1. 1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210098;2. 河海大学 土木与交通学院,江苏 南京 210098; 3. 香港科技大学 土木工程系,香港
  • 收稿日期:2014-05-13 出版日期:2015-03-11 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:黄旭,男,1989年生,博士研究生,主要从事能量桩技术方面的研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No.51378178);教育部-香港科技局博士点联合基金项目(No.20130094140001,No.M-HKUST603/13,No.GRF617213)

Experimental research on thermomechanical characteristics of PCC energy pile under cyclic temperature field

HUANG Xu1, 2,KONG Gang-qiang1, 2,LIU Han-long1, 2,CHARLES W W Ng3   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. College of Civil and Transportation Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 3. Department of Civil Engineering, Hong Kong University of Science and Technology, HongKong, China
  • Received:2014-05-13 Online:2015-03-11 Published:2018-06-13

摘要: PCC能量桩是河海大学岩土所开发的一种新型能量桩技术。在常规桩基静载荷模型试验基础上,将PCC能量桩放置在南京典型砂土中,并通过导热管内水体的循环对模型桩体施加温度场,以模拟PCC能量桩在实际运行过程中的承载力特性与受力机制,PCC能量桩先加载至工作荷载(极限荷载的一半),再施加热-冷循环一次,最后加载至极限荷载,测得不同温度下PCC能量桩的荷载-位移关系曲线、桩身应力-应变关系曲线等变化规律。试验结果表明,能量桩换热过程中,热量更容易从桩体传向土体(即夏季模式的热循环);热循环及制冷循环都明显改变了桩顶位移值,且往复循环作用下产生的塑性变形不能完全恢复,其积累变形可能危害上部结构安全;桩身受温度场作用产生的热应力相对较大,且不同约束条件下其变化值有所差异;在制冷循环下,桩底部甚至可能产生较大拉应力。

关键词: 能量桩, 现浇混凝土大直径管桩(PCC桩), 循环温度场, 热-力耦合, 模型试验

Abstract: PCC energy pile is based on one of new type energy pile technology methods developed by Geotechnical Engineering Institute of Hohai University. On the basis of traditional static load test of pile, PCC energy piles are embedded into Nanjing typical sand. Thermal field of model pile is simulated through water circulation in the cyclic pipe. The characteristic and mechanism of bearing capacity of PCC energy pile in operation are studied. The PCC energy pile is firstly loaded to the working load (half of the ultimate load) and then the heating and cooling cycle is applied. After that the model pile is loaded to the ultimate load. The curves of load-displacement and stress-strain of pile shaft under different temperatures are measured. The results show that the heat can easily transfer from pile to soil (summer mode). The displacement of pile top changes obviously during heating and cooling cycles. The change of temperature brings plastic deformation in the soil, which can harm the upper structure. The thermal stress in the PCC pile caused by temperature field is relatively large. The change of thermal stress is different under different constraint conditions. Under cooling cycle, tensile strain even appears on the bottom of pile.

Key words: energy pile, cast-in-place concrete large diameter pipe pile (PCC pile), cyclic temperature field, thermomechanical coupling, model test

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