季节冻土区光伏支架螺旋桩基受力性能研究

发布时间：2017-07-03 21:17

  本文关键词：季节冻土区光伏支架螺旋桩基受力性能研究

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【摘要】：近年来,光伏发电作为一种可再生能源得到越来越多的关注,在种类与功能上有了较大的提升。螺旋桩作为光伏设备的基础部分,具有适应各种地形环境、施工快速便捷等优点,成为近年来大力推广和应用的光伏工程桩型,然而目前针对应用较广的季节冻土区光伏螺旋桩基的研究工作仍相对缺乏。季节冻土区的光伏螺旋桩基需要既能满足光伏工程和安全性要求,又能节约工成本,因此本文依托通辽地区的光伏项目,通过ABAQUS有限元软件对季节冻土区光伏螺旋桩基础在季节冻结期和融化期在竖向和水平荷载作用下的受力、位移等特征以及螺旋桩设计参数对其抗冻拔性能的影响规律进行了研究,从而更好地了解了季节冻土区光伏螺旋桩基础的工作机理与特性,为实际工程设计应用提供理论指导。本文主要在三个方面进行了研究工作并获得了相关成果:(1)对季节冻土区光伏螺旋桩基础及周围土体在11月至2月冻结期与3月至6月融化期的温度场进行了计算分析。研究了螺旋桩基础在不同温度场作用下,桩基础与土体的位移,应力等力学性能,并将螺旋桩基础与普通直杆桩基础进行对比分析,发现其冻拔位移比直杆桩降低了30%。(2)计算分析了在季节冻结和融化期,竖向荷载单独作用下及上拔和水平荷载共同作用下不同桩型参数的光伏螺旋桩基础的受力状态和分布特征,位移变化规律,以及不同因素对其承载性能的影响及其极限值。(3)研究并获得了季节冻结期光伏螺旋桩基础的长度,叶片宽度、间距、叶片厚度等桩型参数对光伏螺旋桩抗冻拔性能的影响规律,并且给出了针对季冻区光伏螺旋桩基础各个桩型参数的合理值。
【关键词】：季节性冻土 光伏螺旋桩 冻结-融化 抗冻拔
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 非冻土地区桩基研究现状10-12
• 1.2.2 冻土地区桩基研究现状12
• 1.2.3 螺旋桩的应用与发展12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 季冻区光伏桩基有限元模型的建立15-27
• 2.1 通辽季冻区光伏场地工程概况15-17
• 2.1.1 自然地理状况15
• 2.1.2 光伏支架基础设计15-17
• 2.2 ABAQUS 6.13有限元软件简介17
• 2.3 模型的建立17-23
• 2.3.1 模型桩型参数的确定17-18
• 2.3.2 材料参数的选取18-19
• 2.3.3 接触面的定义19-20
• 2.3.4 定义分析步20
• 2.3.5 选择单元与划分网格20-21
• 2.3.6 边界条件21-22
• 2.3.7 土体本构关系的选取22-23
• 2.4 初始地应力平衡23-24
• 2.4.1 平衡地应力的原因23
• 2.4.2 平衡地应力的方法23-24
• 2.4.3 平衡地应力应达到的要求24
• 2.4.4 平衡地应力结果24
• 2.5 土体模型半径的确定24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 光伏桩基础季节冻融特征计算与分析27-51
• 3.1 热力学参数的确定27-28
• 3.2 模型热学参数的选取28
• 3.3 热学边界条件的确定28-30
• 3.4 网格划分30
• 3.5 光伏螺旋桩基础季节冻结期特征分析30-41
• 3.5.1 季节冻结数值模拟结果30-31
• 3.5.2 冻结期光伏螺旋桩基础与土体的位移及受力分析31-41
• 3.6 光伏螺旋桩基础季节融化期特征分析41-50
• 3.6.1 季冻区光伏螺旋桩基础融化过程分析41-42
• 3.6.2 融化期光伏螺旋桩基础与土体的位移及受力分析42-50
• 3.7 本章小结50-51
• 第4章 螺旋桩基础在上拔和水平荷载下受力性能分析51-67
• 4.1 数值计算模型的建立51-53
• 4.1.1 建立螺旋桩基础和土体的数值模型51
• 4.1.2 材料参数的选取51
• 4.1.3 网格划分51
• 4.1.4 定义分析步51-52
• 4.1.5 荷载与边界条件52
• 4.1.6 初始地应力平衡52
• 4.1.7 数值模型的验证52-53
• 4.2 数值计算结果与分析53-65
• 4.2.1 螺旋桩基础承载力数值计算结果54-57
• 4.2.2 竖向和水平荷载共同作用下光伏螺旋桩基础受力分析57-65
• 4.3 本章小结65-67
• 第5章 光伏螺旋桩桩型参数对冻拔性能的影响67-86
• 5.1 桩长对光伏螺旋桩基础抗冻拔性能的影响67-71
• 5.2 螺距对光伏螺旋桩基础抗冻拔性能的影响71-75
• 5.3 叶片间隔距离对光伏螺旋桩基础抗冻拔性能的影响75-79
• 5.4 叶片厚度对光伏螺旋桩基础抗冻拔性能的影响79-81
• 5.5 叶片个数对光伏螺旋桩基础抗冻拔性能的影响81-83
• 5.6 桩径对光伏螺旋桩基础抗拔性能的影响83-85
• 5.7 本章小结85-86
• 结论与展望86-88
• 参考文献88-93
• 致谢93

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