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。     

PHC管桩土塞效应影响的数值模拟

通过三维数值分析软件FLAC3D分别模拟了PHC管桩的开口桩以及闭口桩的单桩竖向抗压承载力,分析了土塞效应对PHC管桩竖向抗压承载力的影响因素,进而得出了一些有益的结论。     

开口管桩土塞效应研究进展及展望

针对开口钢管桩在成桩过程中形成土塞的闭塞效应,回顾总结了影响土塞性状的因素、土塞的力学分析及评价和土塞机理及分析方法。目前,国内外对于土塞的研究多是针对土塞闭塞效应,从宏观的角度进行定性或半定量的研究,很少对开口管桩沉桩过程中土塞的形成和发展机理进行细观研究,尤其是对土塞机理的定量分析更是处于初级阶段。最后,基于先进的数码摄像可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术的应用,提出了土塞效应细观颗粒流(PFC)模拟方法,为开口管桩土塞效应研究提供了一种新思路。     

基于土塞效应的开口管桩挤土效应模拟计算

由于土塞效应的存在,开口预制桩的挤土效应不同于闭口桩,对其进行模拟计算具有现实的工程意义。将桩体的贯入过程模拟为一系列球孔的扩张,其中球孔的数量依据体积相等原则计算得出。模拟计算方法采用源汇法和源源法解答得出半无限体中一系列球孔扩张产生的应力场和位移场。同时,计算模型纳入了沉桩过程中桩侧摩阻力和土塞效应对解答的影响,并通过现场试验对模型计算的精确度进行评价。     

基于土塞效应的开口管桩挤土效应模拟计算

由于土塞效应的存在,开口预制桩的挤土效应不同于闭口桩,对其进行模拟计算具有现实的工程意义。将桩体的贯入过程模拟为一系列球孔的扩张,其中球孔的数量依据体积相等原则计算得出。模拟计算方法采用源汇法和源源法解答得出半无限体中一系列球孔扩张产生的应力场和位移场。同时,计算模型纳入了沉桩过程中桩侧摩阻力和土塞效应对解答的影响,并通过现场试验对模型计算的精确度进行评价。     

高速公路改扩建管桩土塞效应研究综述

对现有的土塞效应演化机理、土塞效应影响因素分析及基于土塞效应的桩基承载性能等土塞效应研究成果进行了全面的回顾、总结,提出了目前研究土塞效应亟需解决的重点问题,为进行相关研究与应用提供一定的参考。     

考虑土塞效应的PHC管桩挤土径向位移计算方法研究

为分析PHC管桩沉桩过程中土塞效应对挤土径向位移的影响,首先从土塞的形成过程和作用机理出发,建立了土塞单元体的受力平衡方程,得出了垂直向总荷载的表达式;其次,将土塞视为"桩中桩",基于Gibson提出的不排水条件下黏性土桩端极限承载力模型,得出"桩中桩"桩端极限承载力的表达式,从而导得PHC管桩在沉桩过程中土塞高度的表达式;再次,应用圆柱孔扩张理论对PHC管桩桩周土体进行弹塑性分析,获得塑性区半径、土体径向位移等解析表达式;最后,将理论计算结果与工程实例进行对比分析,并进一步分析了径厚比、刚度比对静压PHC管桩桩周土体径向位移的影响,验证了所提出的解析表达式的合理性。所提出的解析表达式对PHC管桩沉桩过程中挤土径向位移的计算具有一定的参考价值。     

钢管桩土塞效应研究现状分析

总结了开口钢管桩的优点与应用以及土塞效应的研究意义,在现有土塞效应研究成果基础上,详细介绍了建筑桩基规范法、港口工程桩基规范法、UWA法、ICP法以及ZSTU法五种计算开口钢管桩单桩承载力方法,发现这些方法均未考虑土塞与钢管桩内壁摩阻力,在总结国内外土塞对钢管桩内壁摩阻力的研究现状时对未来钢管桩土塞效应研究做出了展望.     

敞口钢管桩土塞效应试验研究

本文主要开展了敞口钢管桩土塞效应试验研究,压桩土质由上而下分别为粉质黏土、淤泥质黏土、粉土、黏土、粉质黏土夹粉砂、粉砂等,地基承载力整体表现为上软下硬。研究发现:多根钢管桩土塞实测数据显示,大直径钢管桩土塞增长率IFR约为0.34,小直径钢管桩内土塞增长率IFR约为0.29,桩径越大,土塞增长率越大;对于上软下硬的土层分布,大直径钢管桩在软土层内,土塞增长率基本呈线性增长,在下层较硬土层内,土塞增长率基本保持为定值0.34。     

大直径PHC管桩土塞效应的有限元分析

为了研究土塞效应对大直径PHC管桩的影响,通过建立开口桩和闭口桩的桩土有限元模型,在充分考虑桩土接触的情况下,对管桩进行竖向加载,得出了在不同荷载下桩土作用的荷载传递规律、土塞的受力特性,对大直径PHC管桩土塞效应的作用机理研究有较好的参考价值。     

基于附加质量模型的管桩扭转振动研究

基于附加质量模型研究了管桩的扭转振动特性,为管桩的无损检测、动力基础设计和抗震设计提供了新的理论依据。首先,推导出管桩桩顶复刚度和速度频域响应解析解及半正弦脉冲激振力作用下桩顶速度时域响应半解析解;然后将该文解与经典的平面应变解进行对比,验证本文解的合理性;最后分析土塞高度和土塞与管桩之间的阻尼作用对管桩扭转振动特性的影响。分析表明:土塞高度和土塞与管桩之间的阻尼作用是影响管桩扭转复刚度的重要因素;随着土塞高度的增加和土塞与管桩之间阻尼作用的增强,填充土塞段管桩的扭转综合波速会逐渐减小。     

桩底沉渣对桩的纵向振动特性影响研究及应用

在桩底有限土层采用虚土桩模型情况下,对桩底沉渣对非均质土中桩的动力特性的影响进行了研究。首先,将桩端正下方土体模拟为与桩端完全接触的虚土桩模型;然后,对桩侧土采用多圈层平面应变模型,并考虑其径向非均匀性,利用剪切复刚度传递的方法,递推得到了桩侧土作用在桩身的剪切复刚度,结合得到的剪切复刚度,利用阻抗函数递推方法,递推得到虚土桩顶部纵向振动复刚度,将其作为实际桩底的支撑刚度,求解桩顶频域和时域动力响应函数表达式;分析了桩底沉渣特性对桩的纵向振动特性的影响,得到了桩底沉渣对桩基纵向振动响应影响的规律性。最后,利用本文解对工程桩低应变反射波法实测曲线进行了反演拟合分析。     

现浇薄壁管桩在低应变瞬态集中荷载作用下的动力响应解析解

管桩低应变检测时,平截面假定并不满足,应力波的传播不能简单地用一维波动方程描述。对于薄壁的大直径管桩,桩顶各点的动力响应沿径向变化不大,因此,可以假定各物理量沿径向无变化而建立只含有变量z,θ,t的波动方程。采用分离变量法和常数变易法求得了该波动方程的解析解,并对一个算例进行了计算分析,探讨了桩顶的动力响应和平截面假定的影响深度问题,并把计算结果与一维波动理论以及三维有限元的结果进行了对比分析。     

Propagation characteristics of transient waves in low-strain integrity testing on cast-in-situ concrete thin-wall pipe piles

The three-dimensional effects of pile head and the applicability of plane-section assumption are main problems in low-strain dynamic tests on cast-in-situ concrete thin-wall pipe piles. The velocity and displacement responses were calculated by a theoretical formula deduced by the authors. The frequency and influencing factor of high-frequency interference were analyzed. A numerical method was established to calculate the peak value and arrival time of incoming waves on top of the piles. The regularity along circumferential and the influence of radius or impulse width were studied. The applicability of plane-section assumption was investigated by comparison of velocity responses at different points in the sections at different depths. The waveform of velocity response at different points forked after the first peak, indicating that the propagation of stress waves did not well meet the plane- section assumption. __________ Translated from Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2008, 30 (3): 414–419 [译自: 岩土工程学报]     

现浇薄壁管桩低应变反射波法检测时瞬态波传播特性研究

现浇薄壁管桩低应变检测时,存在桩头三维效应以及平截面假定的适应性问题。基于笔者所建立的理论公式,计算了桩顶的速度和位移响应,对高频干扰频率及其影响因素进行了分析。提出了桩顶入射波峰大小及到达时间的数值计算方法,分析了其沿环向变化的规律以及半径和脉冲宽度的影响。对平截面假定的适应性进行了探讨,比较了不同深度截面各点的速度响应,速度响应曲线第一个峰值之后各点的波形会出现不同程度的"分岔"现象,平截面假定难以满足。     

考虑土体竖向波动效应的静钻根植竹节桩纵向振动阻抗研究

 针对静钻根植竹节桩这一新桩型特殊的桩身结构及桩土接触条件,基于考虑土体竖向波动效应的三维轴对称模型研究其纵向振动阻抗。首先,采用虚土桩模型模拟桩底土对桩端的支承作用,根据桩周土的成层性和桩身竹节的分布情况,将桩土体系沿纵向划分成有限个微元段,同时,将桩周土沿径向划分为有限个圈层以考虑其径向非均质性;然后,利用Laplace变换和阻抗函数递推方法,得到桩顶频域响应解析解;在此基础上,将退化解与已有文献的解进行对比,证明退化解的合理性;最后,在桩基设计中比较关心的低频范围内分析桩身竹节、桩周水泥土及桩底土参数对静钻根植竹节桩桩顶纵向振动阻抗的影响。     

不均匀土中多缺陷桩的轴向动力响应

建立不均匀地基中多缺陷桩的动力学模型和数学模型 ,以模拟桩在低应变动测时较为一般的情况。用Laplace变换及矩阵理论 ,解析地求得桩顶速度的传递函数 ,进一步得到桩顶速度频响函数或速度导纳、桩顶速度的频谱函数和时域表达式 ;理论导纳曲线及时域曲线与工程桩动测曲线较为一致 ;提出单因素分析法解释较复杂的导纳曲线