利用地源热泵防止季节性冻土路基冻解破损的数值分析.pdf

《利用地源热泵防止季节性冻土路基冻解破损的数值分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第6期2014年6月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVoL31No．6Jun．2014doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2014．06．002利用地源热泵防止季节性冻土路基冻解破损的数值分析苏延桂1，王旭2(1．青海大学土木工程学院，青海西宁810016；2．兰州交通大学，甘肃兰州730010)摘要：为解决季节性冻土区路基结构因冻解破损而发生的各种病害，利用地源热泵系统改变路基结构温度场。以109国道青海省季节性冻土区路基为研究实例，运用ANSYS模拟分析1

2、09国道季节性冻土区原始温度场，并分析了地源热泵路基的工作原理及运行效果；介绍了地源热泵系统形式及设计计算中的有关问题，得出地源热泵路基系统的设计参数；利用ANSYS有限元法对地源热泵路基的水平埋管进行模拟分析，通过对比分析得出路堤中水平埋管宜分2层布置(一1m处埋置4根，每管间距为2m；一3．5m处埋置5根，每管间距为4m)。在上述设计方案下，该地区在全年最冷时刻路基易发生冻胀区域的地温超过0℃。通过模拟分析得出，地源热泵路基是一种新型路基结构，该系统对于防治季节性冻土路基冻胀病害具有积极作用。关键词：道路工程；地源热泵路基；ANSYS模拟；季节性；冻土中图分类号：U416．

3、1文献标识码：A文章编号：1002—0268(2014)06—0011—06NumericAnalysisforPreventingFreeze-thawDamageofSeasonalFrozenSoilSubgradeUsingGroundSourceHeatPumpSUYan—guil，WANGXu2(1．SchoolofCivilEngineering，QinghaiUniversity，XiningQinghai810016，China；2．SchoolofCivilEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，LanzhouGansu7

4、30010，China)Abstract：Inordertosolvevariousdiseasesofsubgradestructureinseasonalfrozensoilareaduetofreeze-thawdamage，wechangedthetemperaturefieldofsubgradestructurebyusingthegroundsourceheatpumpsystem．BasedontheseasonalfrozensoilregionalongnationalhighwayNo．109inQinghaiProvince，wesimulatedthe

5、originaltemperaturefieldofthehighwaybyANSYSsimulationandanalyzedtheworkingprincipleandoperationeffectofgroundsourceheatpumpsubgrade．Weintroducedsomeproblemsofformssystemformofgroundsourceheatpumpanditsdesigncalculation，andobtainedthedesignparametersofthegroundsourceheatpumpsubgrade．UsingANSY

6、Sfiniteelementmethods，wesimulatedthearrangementofhorizontalburiedtubes，throughthecontrastanalysis，weobtainedtheschemethattoputthehorizontalpipestructureby2layers，arrange4pipesat一1mpositionwithpipespacingof2m，andarrange5pipesat一3．5mpositionwithpipespacingof4m．Underthisdesignscheme，thegroundte

7、mperatureofthesubgradeareawhereispronetofrostheavingismorethan0℃inthecoldestmomentthroughouttheyear．Throughthesimulationanalysis，wefoundthatgroundsourceheatpumpsubgradeisanewstructureforsubgrade，whichispositiveforpreventionandtreatmentoffreeze-thaw