深层埋管式新型能量桩热力学特性及承载力计算方法研究

基本信息
批准号:51808203
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:陈智
学科分类:
依托单位:湖北工业大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘永莉,裴尧尧,胡智,胡庆文,高华雨,肖彧,阙梦珂
关键词:
能量桩深层埋管式承载力力学响应温度场
结项摘要

The energy pile is a kind of shallow geothermal utilization building energy saving technology developed on the basis of ground source heat pump. A new type of deep buried pipe type energy pile structure with the upper part of the energy pile and the lower part of the deep well heat transfer tube is proposed. It can effectively improve the heat transfer efficiency and make full use of the thermal energy below the pile foundation which can meet the energy demand of the superstructure independently. Through means of theoretical analysis, model test and numerical simulation, the thermodynamic characteristics and calculation method of the bearing capacity of the new type energy pile structure are studied. Through the theoretical analysis of the heat transfer mechanism of variable cross-section heat conduction medium conditions, a heat transfer model based on analytical solution is established, and the temperature field distribution characteristics of new energy piles and their influence on the structural stress field are studied. Model test and numerical simulation are carried out to study the mechanical response characteristics and bearing characteristics of pile under different load and temperature field conditions, and research the influence of deep well on the bearing capacity of the new energy pile end. On this basis, the simplified analysis model and calculation method of bearing capacity of the thermal mechanical response of the new energy pile is established. The research results will provide a strong theoretical basis for the application of the new type energy pile with deep buried pipe, promote the further improvement of energy pile technology, and make a positive contribution to the utilization of geothermal energy in china.

能量桩系统是在地源热泵的基础上发展而来的一种浅层地热利用的建筑节能技术。本项目提出一种上部为能量桩,下部为深井换热管的深层埋管式新型能量桩结构。该结构综合了传统地源热泵深层换热及桩内埋管式能量桩节约占地和高换热效率等优点,能独立满足上部结构的能源需求。本项目结合理论分析、模型试验与数值仿真,深入研究新型能量桩结构的热力学特性及承载力计算方法。通过理论分析变截面变导热介质条件的换热机理,建立基于解析解的传热模型,研究新型能量桩的温度场分布特征及其对结构应力场的影响规律;采用模型试验与数值模拟,研究不同荷载条件和温度场条件下桩体的力学响应特征及承载特性,分析深井对新型能量桩桩端承载力的影响。在上述研究基础上,建立新型能量桩热-力学响应的简化分析模型及承载力计算方法。研究成果将为新型能量桩的应用提供坚实的理论基础,促进能量桩技术的进一步完善,为我国地热能源的利用做出积极贡献。

项目摘要

能量桩系统是在地源热泵的基础上发展而来的一种浅层地热利用的建筑节能技术。本项目提出一种上部为能量桩,下部为深井换热管的深层埋管式新型能量桩结构。该结构综合了传统地源热泵深层换热及桩内埋管式能量桩节约占地和高换热效率等优点,能独立满足上部结构的能源需求。本项目紧紧围绕新型能量桩传热规律与热力响应特征两个关键科学问题展开一系列理论和试验研究,并建立了建立深层埋管式能量桩示范基地,为项目实施提供了原位测试条件。考虑新型能量桩结构特征,通过理论与试验分析了变截面变导热介质条件的换热机理,明确了新型能量桩的温度场分布特征及其对结构应力场的影响规律。通过制冷或制热工况的原位试验获得在温度荷载作用下桩端阻力、桩顶沉降以及桩身应变等桩土相互作用规律,评价热交换过程对结构安全的影响。通过数值模拟研究不同荷载条件和温度场条件下桩体沿桩深方向及横截面轴向的力学响应特征,明确了换热过程对基桩承载力的影响规律。在上述研究基础上,提出了新型能量桩热-力学响应的简化分析模型。研究成果将为新型能量桩的施工及设计提供一定的理论基础,促进能量桩技术的进一步完善,为我国建筑行业减少碳排放做出积极贡献。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020
5

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

DOI:10.11999/JEIT210095
发表时间:2021

陈智的其他基金

批准号:39570653
批准年份:1995
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:81271099
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61571089
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11201449
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30872880
批准年份:2008
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:30771918
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81602354
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30171011
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:81070797
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:41361058
批准年份:2013
资助金额:52.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11601233
批准年份:2016
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30572043
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:39370737
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:41661058
批准年份:2016
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:40861013
批准年份:2008
资助金额:27.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30371270
批准年份:2003
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:31600347
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61631004
批准年份:2016
资助金额:255.00
项目类别:重点项目
批准号:81771066
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:31602076
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11402254
批准年份:2014
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

山地建筑能量桩荷载传递机理与承载力计算方法研究

批准号:51908087
批准年份:2019
负责人:王成龙
学科分类:E0807
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

静压管桩沉桩阻力及承载力全过程试验研究与仿真

批准号:51078196
批准年份:2010
负责人:张明义
学科分类:E0807
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
3

基于桩土能量平衡的基桩竖向承载力设计理论研究

批准号:51108470
批准年份:2011
负责人:刘思思
学科分类:E0807
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
4

组合荷载下大直径基桩耦合作用机理及承载力计算方法研究

批准号:51808112
批准年份:2018
负责人:竺明星
学科分类:E0807
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目