高寒地區(qū)高壓輸電桿塔熱樁基礎(chǔ)研究.pdf

1、±500kV呼倫貝爾～遼寧直流送電線路工程通過多年凍土地區(qū)。目前我國尚未系統(tǒng)地開展凍土地區(qū)桿塔基礎(chǔ)承載力與保持凍土凍結(jié)狀態(tài)相結(jié)合的試驗和計算研究,因此研究適合于凍土地區(qū)的桿塔基礎(chǔ)型式及設(shè)計方法是該工程能夠安全運營的關(guān)鍵問題,具有重要的理論意義和工程實用意義。本工程采用新型熱樁基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)是在熱棒外圍澆筑混凝土,既能承受上部荷載,又能使凍土保持凍結(jié)狀態(tài)。本文主要研究內(nèi)容:首先利用大型有限元軟件ANSYS的熱分析和力學(xué)模塊建立熱樁基礎(chǔ)模型,

2、考慮全球變暖的條件下,計算熱樁基礎(chǔ)和普通樁基礎(chǔ)的溫度場分布,結(jié)果對比得到,前者使凍土上限提高0.5m,內(nèi)部溫度在相應(yīng)位置降低2℃,證明在多年凍土地區(qū)熱樁基礎(chǔ)對冷卻地基有顯著作用。十年期限內(nèi)熱樁基礎(chǔ)溫度場計算結(jié)果表明:使用年限越久,熱棒對保持多年凍土凍結(jié)狀態(tài)的作用越明顯。隨著熱棒的面積比和長度增加,熱棒冷卻地基效果越好,熱棒間距在4m時效果最佳,增大或減小間距工作效率均降低。依據(jù)以上結(jié)果確定了熱棒合理設(shè)計參數(shù)。根據(jù)溫度場的計算結(jié)果對土體分

3、層,得到凍結(jié)、融化狀態(tài)時不同溫度下土體的力學(xué)參數(shù)。其次,進行凍、融狀態(tài),拉、壓交變荷載+水平荷載作用下的熱樁承載力數(shù)值計算。當(dāng)活動層全部融化時樁頂水平位移大于豎向位移兩個數(shù)量級,此時,水平荷載是桿塔基礎(chǔ)設(shè)計的控制荷載。荷載作用下普通樁基礎(chǔ)的水平位移是熱樁基礎(chǔ)的3倍,表明熱樁基礎(chǔ)具有極強的嵌固力。隨著熱樁基礎(chǔ)的樁徑和樁長增加,其承載力提高,樁身彈性模量對熱樁承載力影響很小。最終,為該工程取得了合理的設(shè)計參數(shù)。以上工作將對多年凍土地區(qū)熱樁基