第31卷第1期西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)Vol 31 No. 1201l年01月 JOURNAL OFⅪI'ANUNⅤ ERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYJun.2011文章編號(hào):1672-9315(2011)01-0028-05水化熱對(duì)凍土地區(qū)樁基熱影響分析唐麗云,楊更社,讓艷艷,王專兵西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院陜西西安710054)摘要:針對(duì)凍土區(qū)灌注樁基礎(chǔ)施工會(huì)給凍土引進(jìn)一定的熱量,破壞凍土的穩(wěn)定凍結(jié)狀態(tài)問題,研究水化熱對(duì)樁基沿徑向溫度變化規(guī)律及影響樁周凍土溫度場的時(shí)間?；跇逗蛢鐾恋娜S非穩(wěn)態(tài)溫度場控制方程,并考慮邊界條件和凍融相變過程,建立了樁基非穩(wěn)態(tài)溫度場控制方程。對(duì)樁周溫度場的熱影響分析表明,澆筑混凝土后水化熱在第5d達(dá)到最大,水化熱對(duì)樁長范圍內(nèi)樁側(cè)土體徑向溫度變化的影響程度大于樁底面以下土體徑向受水化熱影響程度,水化熱對(duì)樁周圍土體有較大的影響而且時(shí)間長。得出的一些結(jié)論可為凍土區(qū)樁基設(shè)計(jì)施工提供參考關(guān)鍵詞:水化熱;凍土地區(qū);灌注樁;非穩(wěn)態(tài)溫度場;熱擾動(dòng);有限元分析中圖分類號(hào):TU47文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A0引言凍土區(qū)灌注樁基礎(chǔ)施工會(huì)給凍土引進(jìn)一定的熱量,地溫場將相應(yīng)地發(fā)生變化,破壞凍土的穩(wěn)定凍結(jié)狀態(tài),尤其是混凝土灌注樁中的水化熱會(huì)給穩(wěn)定的凍土帶來很大的熱擾動(dòng)。水化熱對(duì)凍土樁基溫度場的影響已有一定的研究,但多集中在不同入模溫度下樁基的回凍時(shí)間2)、承載力變化及樁與凍土的相互作用方面,而水化熱對(duì)樁基沿徑向溫度影響規(guī)律及影響半徑問題未見討論。因此本文中針對(duì)上述問題運(yùn)用考慮相變的三維非穩(wěn)態(tài)有限元分析灌注樁施工中,水化熱對(duì)樁基溫度場的熱擾動(dòng)問題,為設(shè)計(jì)和施工提供參考1樁基非穩(wěn)態(tài)溫度場有限元模型1.1樁體溫度場控制方程及初始條件控制方程為(2)(2的)+(m)+cm式中T,k為混凝土的溫度和導(dǎo)熱系數(shù);9為單位時(shí)間內(nèi)單位體積中混凝土水化熱,,=C=Cck8其中為不同初始溫度和不同齡期混凝土絕熱溫升,℃,6,為混凝土最大絕熱溫升,℃,k為在初始溫度T時(shí)的混凝土水化熱化學(xué)反應(yīng)速率,d1,k=Ae,對(duì)于混凝土A=0.1362d-1,B=0.0553℃,t為絕熱溫升中實(shí)際養(yǎng)護(hù)時(shí)間,d,為絕熱溫升開始時(shí)間,dip,C為混凝土的密度及容積熱容量。初始條件為7(x,y,z,t)=T1(x,y,z)(實(shí)測得出)1.2凍土溫度場控制方程、初始條件凍土的伴有相變的三維非穩(wěn)態(tài)溫度場控制方程為中國煤化工收稿日期:2010-09-17CNMHG基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(4087217,4080068);教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(200704001)通訊作者:唐麗云(1977-),女湖南祁陽人副教授博士,主要從事凍土工程和結(jié)構(gòu)工程的研究工作第1期唐麗云等:水化熱對(duì)凍土地區(qū)樁基熱影響分析aT-a/, aaq,+式中T,k,p,L分別為凍土溫度、導(dǎo)熱系數(shù)密度和相變潛熱f.為固相率固相率增加(或減小)與相變潛熱釋放(或吸收)量成正比例。當(dāng)∫,=0時(shí)處于液相:∫=1處于固相0