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能源桩结构设计计算

作者:精益岩土网     2019年12月08日 17:59      转载请注明来自精益岩土网

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.1.1条规定:能源桩结构设计除应满足常规结构桩基设计计算要求外,还应计入温度变化影响,并应根据桩基设计条件及上部荷载要求,进行桩基承载能力计算、稳定性计算、桩基变形计算和耐久性设计。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.1.2条规定:进行能源桩结构设计时,采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定:

(1)确定桩数和布桩时,应采用传至承台底面的荷载效应标准组合;相应的抗力采用计入温度变化影响的桩基或复合桩基承载力特征值;

(2)计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时,应采用荷载效应和桩身温度作用效应准永久组合;

(3)计算桩基结构承载力,确定构件尺寸和配筋时,应采用传至承台顶面的荷载效应和桩身温度作用效应基本组合;当进行承台裂缝控制验算时,应采用荷载效应标准组合;当进行桩身裂缝控制验算时,应采用荷载效应和桩身温度作用效应准永久组合;

(4)桩基稳定性及抗震验算应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的相关规定。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.1.3条规定:承台以下桩基中仅部分桩作能源桩使用时,宜根据能源桩与其他常规桩的不同工作性状,进行“能源桩-常规桩基-承台-上部结构”相互作用分析。桩周地基中地下水渗流速度大于0.5x10-5m/s时,可不进行相互作用分析。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.2.1条规定:计入温度变化的能源桩结构计算分析宜包括下列内容:

(1)桩周为细粒土时,桩身温度变化和温度循环对桩周土体力学性质和桩-土界面特性的影响;

(2)桩体温度变化时,桩体径向和纵向胀缩变形受周围岩土约束所引起的桩身附加温度应力及其对桩侧摩阻力分布的影响;

(3)当桩周土为正常固结或轻微超固结软弱土时,桩周土热固结或热蠕变效应引起的桩侧负摩阻力、桩身变形和桩基的沉降。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.2.2条规定:桩身最大附加温度应力标准值等于桩身温度应力系数乘以桩身混凝土热膨胀系数乘以桩身温度变化乘以桩身混凝土弹性模量。其中桩身温度应力系数取0.5~1.0,端承型桩以及超固结土中的摩擦型桩取高值,正常固结土中的摩擦型桩取低值。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.2.3条规定:能源桩结构在复杂条件下的循环温度效应分析,可结合现场原位测试和温度-应力耦合室内实验室测试进行。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.3.1条规定:以单桩竖向静载试验确定的单桩竖向承载力特征值等于计入温度作用效应的单桩竖向承载力标准值Quk与安全系数K的比值。安全系数K取2.0。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.3.2条规定:计入温度作用效应的单桩极限承载力,宜通过桩基热负荷-结构荷载耦合原位试验确定,试验桩数量不宜少于2根,试验应符合下列规定:

(1)对测试桩进行不少于1次温度作用循环后,应将能源桩身进口温度保持在设计温度最低值或相对于地基初始温度降低10℃,维持不小于12h后,应进行单桩载荷试验;

(2)正常固结软土地区应进行最大升温条件下的单桩载荷试验;

(3)桩基热负荷-结构荷载耦合试验除应符合本标准附录C的规定外,尚应符合现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106的相关规定。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.3.3条规定:当进行桩基热负荷-结构荷载耦合单桩载荷试验时,应在桩身设置应变和温度传感器,并应记录不同荷载下的桩身应力分布、桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值。

《桩基地热能利用技术标准》(JGJ/T 438-2018)第8.3.4条规定:当无条件进行热负荷-结构荷载耦合试验时,可按常规桩基载荷试验确定单桩极限承载力,并应根据桩周地基土在温度循环条件下的抗剪强度试验成果进行计算。