应用反射波法反演基桩缺陷精度问题的理论分析

文章建立了更符合工程实际的桩土系统瞬态振动计算模型,利用有限差分法计算了非完整桩在瞬态轴向激振力作用下的动力响应。根据反射波反演基桩缺陷的原理,对反射波法反演缺陷的位置和大小的精度进行了理论计算和分析,得出的结论可供工程检测实践参考。     

基于HHT信号分析的GFRP锚杆锚固质量无损检测方法研究

为优化土遗址GFRP锚固体系无损检测信号反演分析过程,采用希尔伯特–黄等信号处理方法,对多种完整锚固和缺陷锚固模型的检测信号进行分析。分析过程中首先通过巴特沃斯滤波法消除检测信号中的噪声,然后对消噪后的信号依次进行傅里叶和希尔伯特–黄变换(HHT)分析。试验发现,该处理方法能较为清晰地识别缺陷和杆底反射信号,从而更精确地反演出缺陷位置和锚固长度。此外,利用完整模型和缺陷模型杆底反射的时间差反演出的空浆缺陷长度也与预设工况相近。研究结果为土遗址GFRP锚固长度和空浆缺陷的位置与大小的反演提供了较为系统的分析方案。     

低应变动力测桩浅部缺陷测不准的原因分析

文章建立了更符合工程实际的桩土系统瞬态振动计算模型。利用有限差分法计算了完整桩在瞬态轴向激振力作用下的动力响应，计算分析了应用一维理论反演实测曲线会使浅部缺陷变浅的原因。计算结果表明：波在桩中传播的平均波速受各种因素影响不再保持定值-因此传统的反演方法不再能提供可靠的结果；横向惯性效应导致浅部缺陷位置浅判。三维效应的影响与此相反。     

根据桩身侧向位移反演非极限状态下土压力分布

根据支护桩侧向位移,反演了非极限状态下桩身所受土压力从而进行了支护桩设计,并结合工程实例进行了验算,结果表明：利用非极限状态下土压力与桩身位移的关系式,反演出桩身的受力状态处于静止土压力与主动土压力之间,符合非极限状态下土压力处于静止土压力与极限土压力之间的基本假设;并根据对反演土压力进行的验算,得出了其在基坑不同深度情况下计算的准确性。     

各类桩和缺陷桩通用数力模型与导纳函数

本文研究描述各类桩和各种缺陷桩通用的数学力学模型,与相应的导纳函数的计算公式。方法的结果能方便和有效地对各类桩和各种缺陷桩进行描述,为桩基质量动态检测的频域识别方法提供理论依据;同时为采用电子计算机拟合方法识别缺陷桩提供理论基础。     

围护桩水平位移反分析弯矩及桩侧土压力

为探讨深基坑排桩支护的内力分布与作用于支护结构上的土压力分布状况,基于桩体深层水平位移监测数据对桩体内力及桩侧土压力进行了反分析研究。在三次样条法的基础上,对五次样条函数进行推理,建立桩体深层水平位移与桩弯矩和桩侧土压力的函数关系式,结合某工程实测数据,得出位移反分析后的桩体弯矩与桩侧土压力,最后将理论值与实测值进行了对比。研究结果表明,弯矩反演结果与实测弯矩值吻合程度较好;在开挖面以上,围护结构位移较小时,位移反分析得到的土压力大于朗肯主动压力,随着开挖变形增大,土体产生应力松弛,位移反分析得到的主动区土压力小于朗肯主动土压力。在开挖面以下,土压力的分布形式接近于规范提出的弹性法基坑内侧分布土反力与主动土压力差值。     

基于ABAQUS的旁孔透射法数值分析

研究致力于采用无损检测方法解决既有建筑桩基检测过程中桩长识别以及缺陷段判定的问题。在简要介绍旁孔透射法后,对该方法采用了三维有限元数值分析进行论证,建立了三维完整桩-地基土模型及三维缺陷桩-地基土模型,并施加脉冲荷载进行动力时程分析,得到了桩侧一定距离处旁孔内的压缩波信号,并对压缩波到达时间、幅值、深度、桩长等信息进行了综合分析。结果表明:旁孔透射法能够克服上部结构对桩基检测的影响,方法可靠,值得推广。     

混凝土缺陷桩导纳响应模拟及缺陷量化分析

利用系统分析原理 ,从s域对桩土系统进行分析 ,得到系统传递函数、速度导纳响应函数。从缺陷桩的桩土系统参数模型出发 ,推导出缺陷桩速度导纳响应模型 ,研制了Matlab分析计算软件 ,得到缺陷桩的速度导纳曲线存在大峰夹小峰的特征 ,提出了一种直观的判断基桩完整性的方法。根据这一特征 ,得到小峰与大峰之比与缺陷程度之间的关系曲线 ,提出利用导纳曲线进行缺陷量化分析     

饱和土中大直径缺陷桩振动特性研究

为了研究成层饱和土中带缺陷的大直径灌注桩的振动特性,首先基于饱和多孔介质理论和平面应变理论建立饱和土中考虑施工效应影响的桩土纵向振动模型,利用剪切复刚度传递方法得到桩周土体对桩身的竖向作用;然后考虑桩身横向惯性效应,结合边界条件,利用阻抗函数传递方法得到桩顶复阻抗,利用傅里叶逆变换得到桩顶速度时域响应;接着通过与已有理论解和工程实测曲线进行拟合对比,证明本文解的合理性;最后对桩身缺陷特性、桩周土体性质等参数进行分析,结果显示:缺陷的大小、长度和位置、桩身横向惯性效应以及桩周土性质都会对低应变完整性检测结果产生较大影响。     

低应变动力试桩的定量分析

本文在分析单桩——土动力相互作用的基础上,给出了桩顶导纳曲线的理论计算方法,并讨论了桩的长径比、桩周土力学指标、桩身缺陷位置和大小等参数变化对导纳曲线的影响,得到了某些规律性的结论。利用本文计算方法通过调整有关桩土的某些参数来拟合实测导纳曲线,可对桩身缺陷的程度作定量分析。     

隧道施工对临近桩基影响的三维数值分析

通过与两阶段分析方法的对比,表明所采用的三维整体数值分析方法能够有效地模拟隧道施工对临近桩基的影响。在此基础上建立三维弹塑性模型,模拟实际的施工过程,从整体上研究黏性土地基中桩–土–隧道三者间的作用特征。计算结果表明：隧道施工对临近桩基影响显著,桩体的变形和受力性态不仅与隧道施工工况有关,而且也与桩基的位置、长度和数目紧密相关;桩基的存在改善局部区域内土体的受力状态,但也加剧此处土体的变形;桩体沿隧道轴线方向的弯矩数值较大且分布曲折,长桩尤为明显;群桩可以显著提高隧道施工过程中桩体的受力性能。     

主动侧向受荷桩模型试验与颗粒流数值模拟研究

分别采用室内模型试验与颗粒流数值模拟的方法,对砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩桩周土体在加载过程中的应力和位移的发展变化规律以及桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的位移荷载规律,桩前、桩后土压力的分布和发展规律;并重点通过数字图像无标点量测技术密切关注桩周土体的位移产生和发展变化过程。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载过程中的桩土相互作用过程中应力和位移的发展变化规律,与模型试验的结果进行了对比。给出了砂土中受水平荷载的桩顶自由短桩较完整的变形和破坏模式及极限土压力分布形式。     

土塞效应对管桩低应变测试视波速的影响研究

首先,基于附加质量模型建立了考虑环向波动效应的管桩纵向振动频域解析解,然后利用傅里叶逆变换得到半正弦脉冲激振力作用下时域响应半解析解,最后,基于建立的理论模型,研究了土塞效应对管桩视波速的影响,为管桩的低应变无损检测提供更加精确的管桩测试波速计算理论。本文解的理论反演曲线分别与现有理论解的反演曲线、模型试验和现场试验测试曲线进行了比较,验证了本文解的合理性和计算精度。分析表明:土塞效应对管桩视波速的衰减作用随着管桩壁厚和纵波波速的减小而增强;土塞的存在会导致桩端反射信号幅值到达时间随着桩顶接收角度的变化而变化;土塞效应会增大桩端反射信号的宽度。     

抗滑桩结构的土拱效应分析

基于平面应变有限元方法,对抗滑桩加固边坡中的土拱效应进行了分析。对比分析表明,加设抗滑桩后,桩周土体的主应力方向发生了偏转,两桩附近的大主应力方向连线成半椭圆形拱状,并在桩侧附近形成应力集中区域。桩后土体离抗滑桩越远受应力迁移的影响越小,故抗滑桩的土拱效应具有一定的范围。随着桩间距的增大,桩承担的荷载比例明显减小,土拱效应减弱。至于桩间距的确切计算公式,一般需结合极限平衡分析方法进行定量计算。     

挂板式斜插桩板墙结构的桩间土拱效应分析

为研究不同桩间距变化对挂板式斜插式桩板墙受力机理的影响,采用ABAQUS有限元软件对5组不同桩间距下的挂板式斜插桩板墙模型墙后土压力、结构受力、桩间土拱效应、土拱强度随深度的变化趋势等进行了模拟分析。结果表明:由于挡土板倾斜和桩间土拱效应等的影响,挂板式斜插桩板墙墙后土压力分布模式与传统朗肯土压力明显不同,具体表现为桩后土压力大于朗肯主动土压力、斜插板后土压力小于朗肯主动土压力,呈锯齿状变化;斜插桩板墙桩结构受力随悬臂段增加迅速递增,板结构受力随悬臂段先增加后减小,随桩间净距加大,斜插板结构受力增加速度远大于桩。此外,土拱强度随悬臂深度的增加先增大后迅速减小,随桩间净距的增大整体上呈现减弱趋势。为尽可能充分利用土拱作用,建议合理桩间净距取3~4倍桩截面宽度。     

预制桩波速随时间增长的试验现象及分析

通过实际工程的低应变桩基动测，发现打入桩的波速随时间提高。用一维和三雏应力波传播理论进行了分析。评价了影响桩的波速的各种因素，认为被测桩波速的提高主要是由于桩侧土的贡献造成的。桩侧土和桩共同工作，就象是加大了桩的截面尺寸。波速的增大和桩承载力的提高有着一致性，可以借助波速提高的时效性来研究桩的承载力的时效性，推算和确定桩的承载力。     

抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成机理

抗滑桩是滑坡治理的主要手段之一,嵌固段桩前被动土拱效应对抗滑桩承载力具有重要影响。为了对桩前被动土拱效应几何形态及桩间距的影响规律进行研究,采用平面应变有限元模型对不同桩间距的抗滑桩与桩前土相互作用进行模拟分析,提出了一种具有明确物理意义的土拱厚度的确定方法。通过搜寻土体中σ_xm(桩间土体中心截面处最大σ_x值)等值点的分布规律,拟合了土拱轴线的描述方程。讨论了桩间距对土拱的矢高、厚度的影响规律。通过与单桩计算结果的对比,提出了确定邻桩对桩前土影响范围的方法,进一步证明桩前土拱的存在。结果显示,随着桩身位移增加,桩前土体内主应力方向发生偏转,逐渐形成桩前被动土拱;桩间距为桩宽的2.5~4.5倍时出现被动土拱,3~4倍时土拱效应最明显,土拱厚度和矢高随桩间距线性增加;桩前被动土拱增加了相邻抗滑桩间相互作用范围。研究结果为抗滑桩桩前土受力及承载力研究提供了新思路,对工程实际具有一定参考价值。     

Numerical modeling of parallel seismic method for detecting existing piles in layered soil

For piles connected to superstructures, whose pile tops are inaccessible, a lateral horizontal impact on the side of the piles through the generation of a flexural wave of the pile shaft is a more feasible approach. This paper presents a parallel seismic (PS) method based on the flexural wave of the pile shaft that combines down-hole tests for the length and an integrity evaluation of existing piles in layered soil. It is suggested that two PS tests be conducted by horizontal striking on the side surface of the pile along and perpendicular to the pile-to-borehole direction, respectively. The first arrivals of the transmitted P-wave and S-wave at the pile-soil interface obtained in these two PS tests and the results of down-hole tests are combined to analyze the pile length and to distinguish the embedded defects for the pile integrity evaluation. A simplified theoretical model for PS tests in layered soil is established, and a correction formula is proposed to correct the initial estimated pile length accordingly. A three-dimensional finite element model is then established to verify the effectiveness and reliability of the proposed PS method in layered soil and the correction formula.     

沉入粘性土中桩的挤土效应探讨

在沉入粘性土中不同挤土密度的桩的现场试验和模型试验的基础上,本文阐述了桩的挤土效应——桩侧摩阻力随着桩的挤土密度ρ的增大而增大。 本文把桩的沉放过程假定为圆柱形孔洞扩张的平面应变问题,计算出桩周土体的应力变化与模型试验实测到的应力变化相比较,得到了较满意的结果。 本文根据桩的挤土效应,提出了大直径开口管桩极限承载力的计算方法,可供工程设计人员参考。     

弹性土中排桩对倾斜入射S波的隔离效果

使用加法转换定理,将某一桩体附近的总波场构造为入射波和所有桩体的散射波之和,通过施加桩土界面处的应力和位移连续的边界条件,利用不同阶三角函数线性无关性,求得散射波势函数的待定系数。数值算例给出了倾斜入射角、入射波频率和桩土弹性模量比等对排桩隔离效果的影响,得出相应的变化规律。