利用有限元软件COMSOL自定义模块功能,将建立的水热力三场顺序耦合模型导入,模拟二维轴对称条件下多种螺旋桩在土体冻结过程中发生的冻拔,并设置光滑桩作对比.在冻深达到桩长全长时,全螺旋小叶片桩具有良好的抗冻拔效果(仅为光滑桩的19.5%).使用COMSOL内嵌热应力模块,模拟三维条件下螺旋桩抗冻拔过程,并与室内试验结果作对比.结果显示冻深只有桩长一半时,双螺旋小叶片桩明显减少桩体冻拔量.表明:通过数值分析可比选出抗冻拔的最优桩型,对于现场试验的光伏支架螺旋桩型设计提供参考.
目的:基于相似性原理,模拟实际工况中的降温冻结过程;通过室内试验确定最优桩型,并推导冻拔量与冻深的定量关系。创新点:1.进行季节性冻土区螺旋桩的自由冻胀试验;2.根据相似性原理,在室内试验过程中调整冷端温度与几何尺寸以缩短冻结时间;3.推导得到6种桩型冻拔量与冻结深度的定量关系。方法:1.通过相似性原理确定试验条件,模拟实际工况中的降温冻结过程;2.观测此过程中5种螺旋桩型的温度场、冻拔量和土压力随时间的变化规律,并设置一组光滑桩作为对比;3.根据冻拔量大小选取最优桩型,并推导冻拔量与冻深的定量关系。结论:1.螺旋桩冻拔量小于光滑桩,验证了螺旋桩抗冻拔的有效性;采用不同土样有相同规律。2.冻深达到0.9 m的季冻区,双螺旋大叶片桩抗冻拔效果最好;螺旋叶片建议设置在非冻区;冻拔量大小关系为:双螺旋大叶片桩<半螺旋大叶片桩<半螺旋小叶片桩<双螺旋小叶片桩<全螺旋桩<光滑桩。3.得到6种桩型冻拔量与冻深的线性关系。4.土中水开始冻结时土压力增大,含冰量稳定后土压力变化很小。
