振动桩锤控制系统调频变幅特性研究

振动桩锤具有适应工况范围广,沉柱效率高等优点,在桩基础施工领域中的应用日益广泛.对于不同类型的土壤,实现高技沉桩所需的激振频率和振幅有着很大差别,因此对振动桩锤激振频率和振幅控制的研究显得尤为重要.设计基于S7-1200和XC164硬件开发平台的振动桩锤检测与控制系统,讨论振动桩锤激振频率、变幅比检测原理,对锤-桩-土机电耦合系统进行动力学分析,对大惯性负载条件下的激振频率跟随特性进行数值仿真,在此基础上设计了振动沉桩激振频率与变幅比控制方法,并进行了振动沉桩试验,试验结果表明,控制方法对激振频率与变幅比的控制精度高,超调小,调整时间短,可满足工程要求.     

海上风电单桩支撑结构第一自振频率分析研究

目前,海上风电支撑结构一般设计成半柔性结构,为避开风机叶轮激振频率,风电支撑结构第一自振频率处于1倍和3倍的风轮激振频率之内,所以要求设计时能够准确计算风电支撑结构的第一自振频率,避免由共振而带来严重破坏。但海上风机自振频率受整体结构形式、地质环境条件、土-结构相互作用、水附加质量等影响,采用简单模型很难准确得到。为此,本文针对海上风电单桩结构,基于ABAQUS软件建立了整体有限元模型。土体采用有限元-无限元相结合的方式进行模拟、桩-土之间采用接触单元、考虑水附加质量的影响,计算结构的第一自振频率并进行参数敏感性分析。研究表明采用三维有限模型,考虑土-结构相互作用,能够较准确计算海上风电结构第一自振频率,为风电结构设计提供更可靠的设计参数。     

带承台单桩耦合体系纵向振动的重正化解法研究

 从非线性振动力学的角度出发,基于重正化方法研究非均匀地层中带承台单桩耦合体系的纵向自由振动问题。采用弹簧耦合单元块体的形式对单桩及桩侧土体进行离散,并用广义Voigt串联体描述黏弹性土层的摩阻效应,建立多段多自由度非线性承台–单桩–土纵向振动模型。通过重正化坐标转换原则给出振动模型的纵向振动频率解,并引入质量参振分配系数对不同情况下的振动频率方程进行表征,进而通过算例验证重正化解法的正确性和准确性。最后考察桩身质量、材料刚度、承台质量及桩侧摩阻力对耦合体系自由振动频率的影响规律,研究成果可为带承台桩基础动力设计提供参考。     

变截面桩的纵向振动特性

本文以一般弹性杆的纵向振动理论为基础，建立了变截面桩振动参数的计算模式，结合试验结果的分析，研究了桩顶竖向激振力作用下变截面桩的刚度、频率和振幅特性，探讨了影响桩身动力特性的基本因素，为竖向振动荷载作用下变截面桩的设计提供了参考。     

打桩引起的地面振动的测试与分析

对某工程桩基施工过程中的地面振动进行现场测试 ,利用实测数据 ,分析了场地土特性以及打桩入土深度对地面振动的影响规律 ,得出了场地土比贯入阻力值ps 与桩 -土系统主振频率的关系 ,讨论了打桩引起的地面振动的计算方法     

桩基承载力动测的频率—回弹法

本文从桩基动测的质量—弹簧振动模型出发，利用两个不同重量的落锤分别与桩顶碰撞，并产生回弹现象，提出了一种新型桩基动测技术，频率—回弹法。从理论上克服了以往动测方法中求取桩—土体系参振折合质量的困扰、或获取桩顶初速度的误差与不便。     

动力参数（频率－初速）法无损检测承压桩中的几个问题

动力参数（频率－初速）法无损检测承压桩，当能正确使用时，其测试结果与静载试桩的误差有可能保持在５％以内。本文从测试仪器的选用、桩头处理粘贴的钢板、激振能量的选择、穿心锤的构造、调整系数Ｋｖ的确定等方面，说明了如何正确使用该法。     

CFG桩复合地基动力特性和时程响应影响因素分析

通过现场试验对天然地基和CFG桩复合地基动力特性和时程响应进行了研究。分析了天然地基和CFG桩复合地基在空载情况下一阶频率变化规律。单桩复合地基和九桩复合地基时,分别在静载和爆破情况下,对CFG桩复合地基动力特性和时程响应进行了分析。研究了爆破激振作用下,单桩复合地基和九桩复合地基水平方向位移的变化规律。分析了CFG桩在不同荷载条件下一阶频率的变化规律;在相同爆破激振条件下,峰值加速度的规律。为今后探讨动力荷载作用下CFG复合地基的承载力和变形特性提供了研究基础。     

动力参数（频率－初速）法无损检测承压桩中的几个问题

动力参数（频率－初速）法无损检测承压桩，当能正确使用时，其测试结果与静载试桩的误差有可能保持在５％以内。本文从测试仪器的选用、桩头处理粘贴的钢板、激振能量的选择、穿心锤的构造、调整系数Ｋｖ的确定等方面，说明了如何正确使用该法。     

桩板结构路基自振频率研究

桩板结构路基是一种新型高速铁路路基结构，由承台板、托梁、桩和地基土组成。目前桩板结构的动力学资料积累较少，对桩板结构的自振频率了解较少。通过大型通用有限元程序建立了桩板结构三维有限元模型，计算表明桩板结构的自振频率为0．4—1．5Hz，影响桩板结构自振频率的三大因素为桩长、跨度和桩侧土模量。     

测距和修正法的提出与初步应用

通过分析声速值偏高现象所产生的原因,提出了一种新的数据处理方法——测距和修正法,并对其初步应用情况及应用条件进行了介绍,以期对声波透射法基桩检测工作有实践指导意义。     

扭转波应用于低应变动力测桩的理论研究

给出层状土中多缺陷桩在桩顶冲击扭矩作用下桩顶扭转响应的解。考虑了桩土相互作用。应用Laplace变换和传递矩阵 ,解桩的满足初始条件和边界条件的一组偏微分方程 ,导出桩土系统的传递函数 ,得到桩顶某点扭转振动速度的频率响应函数和频率域表达式。该点扭转振动速度时程由快速Fourier逆变换计算。用这种解研究桩的扭转波特征 ,其结论对应用扭转波进行低应变动力测桩有指导意义     

土塞效应对管桩纵向动力特性的影响研究

基于附加质量法,研究考虑土塞效应时成层地基中管桩的纵向振动问题。首先,根据桩侧土、桩端土的成层性,将桩土系统沿纵向划分为有限个微元段,并采用虚土桩法和附加质量法建立了桩土系统的纵向振动控制方程。然后,运用Laplace变换技术和阻抗函数递推法,推导得到了考虑土塞效应时管桩纵向振动的桩顶速度频域响应解析解和半正弦脉冲激振力作用下相应的桩顶速度时域响应半解析解。最后,分析了附加质量法中Voigt模型参数的敏感性区间,讨论了土塞效应对管桩纵向动力特性的影响规律,并通过模型试验验证了所提理论解的合理性。结果表明：①当附加质量法中的Voigt模型参数逐渐增大时,土塞与管桩之间的相互影响将逐渐增强;②在桩顶速度时域响应曲线上,土塞顶部界面位置处会出现类似扩颈桩段的反向反射信号;③由于土塞的存在,填充土塞桩段的综合波速会小于管桩材料的一维弹性纵波波速,且土塞高度越高,填充土塞桩段的综合波速越小。     

浅析低应变测试素混凝土桩的波速问题

对于低应变测试素混凝土基桩,实测弹性纵波波速值偏高问题,一直备受各界人士的关注,尤其是检测行业中对基桩的长度的判定问题缺乏必要的依据。在低应变-维波动理论的前提下,采用应力波反射法对郑州某地基基础考核基地布设的10根素混凝土模型桩进行检测,依据低应变测试数据,采用专业软件对其进行了分析,同时对素混凝土桩波速的取值问题进行了分析、归纳和总结,得出了应力波反射法测试素混凝土桩的合理波速的取值范围,对基桩的测试工作起到了指导作用。     

高频液压振动锤打桩有限元方法分析

高频液压振动锤的使用在国外已经很普遍了,在国内也慢慢的推广开来,但是对高频振动锤的沉桩理论的研究还是落后于其实际应用。以前的研究主要集中在试验方面,在此基于PLAXIS 8.2岩土工程分析软件的动力模块分析高频振动锤打桩相关问题,主要对沉桩的位移、振动沉桩的应力场、超孔隙水压力的分布做简要的动力分析。分析表明超孔隙水压力的产生对振动沉桩起到一个很重要的影响,特别是无粘性土层中,如果桩周土体能产生振动液化,那么就能加快沉桩速度,提高施工效率。     

混凝土灌注桩中混含硫酸盐的时变分布规律

硫酸盐环境下,为模拟混凝土灌注桩施工时混入的硫酸盐在桩中的时变分布行为,基于Fick第二定律并结合初始条件与边界条件,应用分离变量法,建立硫酸盐在桩中的时变分布模型。通过算例将本文解与传统解进行比较,并进一步探讨了硫酸盐扩散分布的影响因素和影响规律。结果表明,传统解用于分析混凝土灌注桩桩中硫酸盐扩散有局限性,而本文解相对于传统解具有一定的优势。混凝土灌注桩半径越小,应用传统解分析灌注桩中硫酸盐时变分布误差较大,同时,误差随时间增大。硫酸盐在混凝土灌注桩中的时变分布呈沙漏形,沿半径方向x=0处和桩表面处扩散行为明显,在x=0处附近区域,初始第一年扩散速率较快,在后续的50a内扩散速率显著减小,但每10a的平均速率基本相同。扩散系数和初始浓度梯度对硫酸盐在混凝土灌注桩中的时变分布影响较大。     

考虑天然黏土应力各向异性的静压沉桩效应研究

 基于K0固结各向异性修正剑桥模型(K0-MCC),考虑天然饱和黏土的初始应力各向异性及应力诱发各向异性特征,推导天然饱和黏土地基中静压沉桩扩孔问题的理论解,提出沉桩阻力的理论计算方法。在此基础上,通过静压沉桩离心机模型试验,对理论解进行验证,研究静压沉桩过程中桩周土压力、孔压及沉桩阻力的变化规律。结果表明,由于提出的理论解合理考虑了天然黏土地基的固有特性,因而可以较好地反映天然饱和黏土中的静压沉桩效应。研究成果为静压桩施工及承载力确定提供了理论依据,具有一定的理论和工程意义。     

输入实测力波的波动分析法确定单桩承载力

本文针对以锤心速度为初始条件的桩基波动分析方法在使用中存在的问题,从选取隔离体的概念出发,采用了输入实测力波的波动分析方法,并编制了相应的计算机程序。从而取消了有关锤方面的九个参数,提高了波动分析方法的可靠性。十根预制方桩现场静动测试结果表明,应用本方法确定的单桩极限承载力与静测结果基本一致。     

三维轴对称条件下基于虚土桩法的单桩纵向振动分析

虚土桩法是一种处理桩底支撑的新方法,该方法将桩体正下方投影到基岩的土体简化为虚土桩,求解时将其看作桩体。以桩轴心线为 Z 轴,建立轴对称坐标体系,通过虚土桩与土体的边界条件,求解得到虚土桩桩顶的复刚度。将该复刚度作为实体桩桩底的支撑刚度,结合实体桩与土体的边界条件,利用复阻抗传递法得到单桩桩顶的复刚度和速度响应函数。通过数值计算,分析了桩底土体的虚土桩长度、剪切波速及泊松比等参数对单桩动力响应的影响;对比了虚土桩法与其他不同桩底支承的异同,进一步评价了虚土桩法的优越性和合理性;结果表明,虚土桩法可以模拟弹（黏）性支撑和固定支撑,是一种较为严格的计算模型,具有进一步研究的价值。     

基于CPTU测试的K_0固结黏土中静压桩时变承载力研究

基于空间滑动面(SMP)准则改进的K_0固结各向异性修正剑桥模型,考虑K_0固结饱和黏土初始应力各向异性、应力历史及应力诱发各向异性对土体三维力学特性的影响,推导了静压沉桩柱孔扩张问题的弹塑性解析解。在此基础上,根据桩侧土体应力状态与单剪试验中试样应力状态的相似性,结合桩周土轴对称固结理论提出采用孔压静力触探仪(CPTU)锥尖阻力、锥肩孔隙水压力及相应孔压消散数据预测静压桩时变承载力的理论方法。通过离心机模型试验实测结果和理论预测值的对比,验证了理论方法的有效性,研究了静压桩承载力随时间的变化规律。研究结果表明,本文理论预测方法避免了土体基本参数测定等繁琐过程,且可以较为合理地预测静压桩时变承载力;静压桩沉桩结束后其承载力在短时间内迅速增加,之后承载力增加幅度变缓且逐渐趋于稳定值;静压桩桩径越大,沉桩结束后承载力增加的速度越慢,承载力达到稳定值的时间越长。