[发明专利]一种能源桩热力耦合作用下轴力计算方法

摘要

能源桩是一种高效新型的地源热泵系统，结构设计时需要考虑温度荷载引发的附加温度应力，为了解决这个问题，本发明提出了一种能源桩轴向内力计算方法。基于能源桩温度荷载变形特点—以中性点为界发生膨胀或收缩，以及温度应力大小由约束度决定的特点，结合荷载传递法的思想，构造了桩在热力耦合作用下一维有限差分计算方法。本发明可以计算桩在不同温度荷载用下的附加温度应力，以及热力耦合作用下的桩身内力大小及分布；考虑了温度对桩周土和桩端土对力学强度的影响以及不同土层参数的变化，并考虑了上部结构类型对温度应力的影响。

主权项

一种能源桩热力耦合作用下轴力计算方法，其特征在于：包括步骤：(1)桩周围约束的定义：将桩离散成N个线弹性单元，从桩顶到桩端的单元序号依次为1，…，N；定义上部结构与桩顶的约束刚度Kh，桩侧土层对单元i的约束定义为一个非线性的弹簧作用在单元中部，持力层对桩端的约束定义为一个非线性的弹簧作用在桩端；获得桩侧与桩端在常温和变温条件下的荷载传递函数；(2)根据步骤(1)计算在桩顶外力载荷P作用下的桩身轴力以及桩土相对位移；(3)假定中性点单元，以中性点为界将桩划分成上下两部分；所述中性点为桩在温度荷载ΔT作用下，在轴向不发生桩土相对附加位移的位置；(4)根据步骤(2)得到的在桩顶外力载荷P作用下的桩身轴力及桩土相对位移以及步骤(3)确定的中性点，采用荷载传递法分别计算中性点上下两部分在热力耦合作用下桩身的轴力。