承台垫层对桩基低应变检测的影响

为了分析承台垫层对桩基低应变检测结果的影响,建立桩、垫层和土系统的动力学理论计算模型,通过交错网格有限差分方法进行数值计算,得到了在瞬态纵向激振力作用下的承台垫层对桩基完整性检测的数值模拟响应。计算结果表明,承台垫层对桩基低应变检测结果产生了一个叠加反射波信号。采用控制变量法,从理论上分析桩身混凝土强度、桩径和桩身缺陷对带承台垫层桩基低应变检测的影响。理论研究结果对实际检测工作具有很好的指导意义。     

响应对比法在承台-桩系统中低应变检测研究

为了解决承台- 桩系统在低应变测试中的三维干扰和缺陷分析问题,建立了承台-桩系统的三维振动模型。利用交错网格有限差分法求解三维波动方程并得到了承台-桩系统的数值计算结果。通过对比计算结果与实测结果,验证了该数值计算的可行性与可靠性。由于模拟曲线和实测曲线具有较好的一致性,采用响应对比法,分析完整桩和缺陷桩在承台表面的承台-桩系统低应变曲线。结果表明：通过响应对比法分析采集的承台表面低应变曲线能够较为准确地识别出基桩中的缺陷信号。     

基于桩侧虚土桩模型的桩-桩芯土竖向动力响应

考虑桩芯水泥土与桩身的较强黏结性,提出桩侧虚土桩模型来模拟桩与桩芯土塞的相互作用,建立含水泥土土塞的竹节桩纵向动力模型. 通过阻抗函数递推方法得到简谐激振下桩顶动力响应频域解析解和时域半解析解,与三维有限元数值模型进行拟合对比,验证理论模型的合理性;通过参数分析研究水泥土相关参数对桩顶动力特性的影响;通过室内水泥土试验以及现场桩基试验,研究竹节桩桩芯水泥土对桩身低应变测试曲线的影响;根据实测曲线对模型中的关键参数进行拟合反演. 结果表明：竹节桩桩芯土塞高度增加会引起桩底反射信号减弱以及桩身综合波速减小,土塞模量增加会引起桩底反射信号减弱和轻微提前;拟合得到的虚土桩尺寸系数较为稳定;桩芯水泥土的阻尼系数与经验公式计算结果差异较大;在参数拟合过程中,理论模型计算得到的结果与实测曲线较符合,本研究理论模型可以较好地模拟桩与水泥土的动力相互作用.     

低应变桩基检测模拟信号的小波分析系统研究

以一维应力波理论为基础, 采用动态有限元的方法, 得到桩顶质点速度时程曲线;通过对桩顶响应信号的小波分析,提取信号中所包含的对应于缺陷部位的反射应力波特征信号,从而实现对基桩缺陷的准确定位,并通过数值模拟试验显示了该方法的合理性.结果表明,该方法对基桩浅部缺陷的检测是可靠的.     

鲁坨路路堑边坡爆破应力波传播规律

为了解决边坡岩体内爆破应力波与介质相互作用以及爆破荷载作用下边坡动力稳定性问题,依托鲁坨路路堑边坡爆破工程,在现场爆破振动测试的基础上采用数值模拟的方法对边坡坡面以及岩体内部质点的振动速度、应力场等分布规律进行深入研究.结果表明:1)对于坡面质点,水平爆心距与高程的增加均会使爆破峰值振速总体呈衰减趋势,但台阶边缘"鞭梢效应"明显,且距离爆源越近,峰值振速放大系数越大. 2)边坡台阶坡角处应力集中显著,但峰值应力与峰值振速并非在同一位置出现.因此,不能将台阶外缘峰值振速作为评价边坡稳定性的单一指标. 3)对于岩体内部质点,爆破振动响应也随爆心距的增大逐渐衰减,但坡面和岩层分界面对应力波的反射叠加会造成岩体质点的峰值振速和应力均有所放大.     

基于非等截面桩体模型的楔形桩动力响应

为完善楔形桩的动力响应及应用理论,假设桩为弹性,将桩身划分为非等截面桩段,桩径线性渐变,采用Winkler模型模拟桩周土,建立基桩振动方程,通过换元变换进行简化,依次求得桩顶纵向振动速度的频域响应和时域响应,并通过控制变量法就相关影响因素展开深入讨论,结果表明:当地基土剪切波速较小时,本文模型计算结果与已有简化模型结果相近,随着土体剪切波速提高时,两者出现显著差别;针对3个楔形桩的几何特征参数,计算表明,桩长L主要影响桩底反射信号强度,桩长越长,反射信号峰越低;桩身半长处桩径R_m和楔角α主要影响C区曲线的位置,R_m越大,α越小,C段会更下沉,同时也会小幅影响桩底反射信号强度;桩身纵波速(弹性模量)越大,桩底反射信号越强,频响曲线的震荡幅度越大.     

基于光频域反射技术的雪花形钢板桩抗拔试验研究

利用光频域反射技术,开展了雪花形钢板桩抗拔模型试验,获得了钢板桩在上拔过程中桩身不同处的应变和不同距离处的土体水平位移。试验结果表明：光频域反射技术能够准确监测雪花形钢板桩上拔过程中桩身的变形特征,揭示桩身不同处的变形规律;雪花形钢板桩在上拔过程中桩身不同位置应变大小和波动不同,在腹板与腹板交界处最小,翼缘边处最大;结果显示雪花形钢板桩在上拔过程中,桩周土体水平位移随上拔荷载的增大而增大,距模型桩200 mm处土体水平位移约为100 mm处的19.15%。     

广东深圳新桥立交桥桥梁桩基施工质量缺陷的修复

深圳新桥立交桥B5-1号桩基为Φ200mm的嵌岩桩，灌桩后，经过低应变动力检测，发现桩身25m处有质量缺陷，为查明原因，制定了修复措施，并进行抽心检查，查出在桩身25m处有夹泥现象，通过高压水冲洗，灌注水泥砂浆填充，修复了质量缺陷，经对桩身进行高应变动力检测，承载能力满足设计要求。     

旁孔透射波法与反射波法检测基桩的对比分析

为了解决桩基检测中长桩桩底与深部缺陷难以识别的问题,采用旁孔透射波法,建立桩-土系统简化理论模型,对旁孔透射波法提出了桩身缺陷及桩底深度的检测分析方法,并采用三维轴对称有限元模型,对比分析了旁孔透射波法与低应变反射波法检测的技术效果.结果表明,反射波法适用于非长桩的长度和深度不大的桩身缺陷检测,虽然指数放大有助于辨识长桩底端和较深处桩身缺陷的反射信号,但在实际应用中仍会存在一定的不确定性.旁孔透射波法受桩长和长径比的影响显著小于反射波法,在桩身缺陷位置及其程度和桩底深度的检测分析中更具优势.     

高应变动力试桩法检测桩的完整性

高应变动力试桩法采用数吨重锤锤击，同时实测了桩顶的力信号和速度信号，具有高的信噪比。检测中，一般均能获得可靠的桩底反射及缺陷位置的反射，从而对桩的完整性作出准确评价。对于预应力管桩和钢桩，由于其纵波波速变化较小，故所得的桩身缺陷位置及其完整性评价相当准确；对于钻孔灌注桩，由于砼纵波波速浮较大，所获结果有一定误差。     

图像识别技术在基桩质量检测中的应用研究

在铁路公路桥梁基桩质量检测中,声波透射法被广泛应用。用于评价桩身质量的声学参量主要为声速、声幅、PSD值。波形特征是反映基桩完整性的主要依据。但现行检测分析方法中未考虑波形特征。本文在传统的检测分析基础上采用图像识别技术,将波形特征纳人分析范畴。通过实验室制作了含不同缺陷程度的混凝土立方体试块模拟现场基桩混凝土缺陷,进行声波透射法测试,建立了缺陷程度与波形特征值、声速、声幅的定量关系。工程实例表明,波形特征值综合了声速、声幅以及波在混凝土传播过程中的反射、散射等畸变特征,能客观地反映桩身混凝土质量,与波速、波幅联合使用,提高了分析判定的可靠性。     

重型载货汽车车架结构模态分析

有限元模态分析方法是辨识车辆结构动态性能的一种有效手段,所以为得到重型载货汽车车架结构的动态特性,本文以板壳单元为基本单元,建立了车架结构有限元模态分析模型,并采用NASTRAN有限元分析软件,计算了该车架在自由状态下的模态参数.同时,分析了载货汽车车轮和传动轴的不平衡质量产生的激励,并对车架的结构动态性能进行了评估.结果表明,在不同的行驶速度下,车轮和传动轴不平衡质量激励频率与车架的一阶扭转振动频率、倍频、一阶横向弯曲振动频率及车架11～18阶振动频率接近,使车架易产生共振现象.该研究为进一步改进车架结构提供了理论依据.     

倾斜基岩条件下轨道交通振动衰减规律研究

通过模型槽试验和有限元相结合的方法,研究了在倾斜基岩条件下高架轨道交通引起地表振动的衰减规律,分析倾斜角度、荷载频率、桩长对地面环境振动的影响。结果表明：倾斜基岩条件下,地表振动衰减快慢呈现出方向差异化,一般沿基岩倾斜正下方衰减最慢,沿正上方衰减最快,并从正下方到正上方衰减逐渐变快。基岩层倾角越大,地面振动响应越小,基岩倾角变化对地面振动响应的方向差异化影响较为显著。随着荷载频率的增加,地表响应速度先线性增加,然后增速变缓;当频率为13 Hz时,与桩等距离各方向振动响应差异最大。地表速度响应随桩长增加呈线性减小,且距桩越近减小越快;桩长变化对与桩等距离各方向振动响应差异影响并不明显。     

不同桩头约束下微倾单桩纵横向受荷响应计算的三参数法

为研究桩头转动约束及桩身初始微倾斜对纵横向组合荷载作用下桩身侧向响应的影响,基于三参数形式的地基水平抗力系数,通过矩阵运算提出了桩身变形和内力的半解析解,并与模型试验结果及已有解计算结果进行对比以验证其可靠性。计算结果表明：桩头转动刚度增加时,桩顶位移和地表以下桩身最大弯矩减小,桩顶弯矩和地表以下桩身最大弯矩距离桩顶的距离增大。桩身初始倾角增加时,桩身最大位移和最大弯矩均线性增大,且随纵向荷载的增加其变化速率逐渐增大;纵向荷载增加时,桩身最大位移和最大弯矩均增大,且随纵向荷载和桩身初始倾角的增加其变化速率逐渐增大,而地表以下桩身最大弯矩距离地表的距离呈线性减小。     

黏弹性地基中楔形桩水平振动特性研究

为完善楔形桩的水平振动理论以便更好地使用,基于Timoshenko梁模型,研究黏弹性地基中水平简谐激振力作用下的楔形桩水平振动问题。首先,分别采用Winkler地基模型和Timoshenko梁模型模拟黏弹性地基和楔形桩,建立楔形桩-土系统横向耦合振动模型。进一步采用分离变量法和传递矩阵法推导得到楔形桩桩身水平位移、弯矩和剪力的解析表达式,并基于所得解详细讨论桩土设计参数对楔形桩空间响应和时间响应的影响。最后,将本文解与Euler梁模型的解进行比较,分析两种模型解的差异。结果表明:桩顶部的动力响应受楔角改变的影响很小;整个桩体的动力响应基本随桩土刚度比的增大而明显增大;随着无量纲频率的增大,桩身水平位移逐渐减小;虽然Timoshenko梁模型与Euler梁模型在小长径比下存在一定差异,楔角对两种模型造成的影响基本相同。     

桩基缺陷特征的视窗提取及特征向量矩阵

为了实现对桩基多处缺陷的探测和提高缺陷类型检测的正确率,依据模式识别理论和小波理论,采用局部特征分析的方法,改进现有特征向量提取方式,提出了特征向量的移动视窗提取方法及特征向量的矩阵形式.与现有方法相比,特征向量的视窗提取方法可以检测出同一桩基存在的两个以上缺陷点,能更准确检测各个缺陷的位置,并大幅提高了依据桩基反射波对桩基缺陷类型检测的正确率.该方法适合于基于反射波的多目标探测和一维构件的多缺陷检测等相关领域研究.     

锚拉抗滑桩有限元计算及截面形状研究

抗滑桩广泛应用于边坡工程中,是较好的传统滑体加固方式,近年来,预应力锚杆抗滑桩应用越来越多.假定桩侧土压力和埋深、桩身变形成线性关系,用有限杆单元法对预应力锚杆抗滑桩进行了分析.分析表明预应力锚杆可明显改善抗滑桩受力性能,桩体倾斜、桩径等因素对抗滑桩受力性能有一定影响.因桩截面尺寸对受力性能和造价影响显著,因此必须综合考虑各种因素.选取合适抗滑桩界面尺寸,既保证边坡安全又经济.     

纵向瞬态荷载下基桩的动力响应分析

文章根据桩土系统波动理论,在桩顶施加竖向瞬态激振力情况下,对基桩竖向振动的时域和频域分析进行理论研究。对完整桩时域速度曲线进行拟合处理,分析桩身、桩侧、桩底参数对完整桩时域速度曲线和速度振幅谱曲线的影响,对非完整桩（缩径桩、扩径桩、断桩）也进行类似的分析处理。研究表明：桩土参数的变化对曲线产生了影响,桩侧土剪切波速越大桩底反射衰减的越多,理论波形图和工程桩动测波形图显示出很好的一致性。     

水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性. 通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律. 研究结果表明,当桩身倾斜角由?25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降. 当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大. 基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.