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浅层地热能用于建筑物室内温度调节,可节约能源,保护生态环境。地热能桩将地源热泵换热管路埋置于建筑桩基中,节约了地下空间资源,同时降低了工程成本。但目前理论研究远落后于工程实践。为了揭示温度变化对地热能桩承载性能的影响规律,本文利用有限元分析方法对地热能桩技术展开研究,主要研究内容如下: (1)利用有限元模型,分别研究温度作用和荷载-温度联合作用下地热能桩弹性性状,与物理力学模型对比分析,总结弹性状态下地热能桩承载性能特性; (2)分析荷载-温度联合作用下地热能桩弹塑性工作性状,研究不同工况下温度变化对地热能桩桩身轴力,桩侧摩阻力,桩顶沉降的影响规律。 得到如下主要结论: (1)升温导致地热能桩产生附加压应力,桩身轴力增大,轴力增加值受桩侧约束和桩端约束影响。桩侧约束和桩端约束越大,桩身轴力的温度效应越显著。夏季升温20℃工况下,桩身轴力变化幅度在10%以内; (2)升温引起桩身上部产生附加的负摩阻力,桩身下部产生附加正摩阻力,当荷载-温度联合作用时,升温引起桩身上部侧摩阻力值减小,桩身下部侧摩阻力值增大。温度变化引起的桩侧摩阻力值变化幅度在15%以内; (3)在荷载-温度联合作用下,桩身温度升降循环会引起地热能桩产生附加沉降,沉降大小与桩侧约束,桩端约束,桩顶荷载,温度循环方式等因素有关。单次温度循环引起的不可恢复附加沉降约为桩顶沉降的5%。 有限元数值分析表明,荷载-温度联合作用下地热能桩将产生附加的桩身轴力,桩侧摩阻力和桩项沉降。其中,温度循环作用引起的地热能桩不可恢复桩顶附加沉降需引起工程实践的关注,桩顶附加沉降的温度循环累积效应值得进一步深入研究。