非对称缺陷对桩顶动力响应的影响及应用研究

针对大直径桩基础桩身缺陷形态非对称分布的情况，采用数值模拟方法，构建三维有限元桩-土模型进行分析，厘清了对称缺陷和非对称缺陷对桩顶动力响应的不同影响规律，并通过模型试验验证了本文数值分析的合理性，最后针对桩-土模型的相关参数进行敏感性分析，探究桩周土、激振脉冲宽度、缺陷形态等因素对非对称缺陷桩桩顶动力响应的影响. 结果表明：非对称缺陷使桩顶对称测点的桩顶动力响应曲线呈现双闭环现象，双闭环现象最明显的对称测点位于缺陷截面对称轴上；可采用桩顶中心激振-对称点同步接收模式检测基桩非对称缺陷，为低应变反射波法检测桩身完整性的工程应用提供指导.     

基桩桩身形状识别的一种新方法

提出了一种用实测桩顶瞬态激励响应信号来识别桩身形状的方法，该方法能定量确定桩身缺陷的位置，延伸范围以及严重程度，从而为基桩桩身质量检测提供了一种新的可靠手段，文中给出了几个应用实例来说明方法的有效性。     

浅层严重缺陷桩的识别

总结出基桩结构完整性检测中经常遇到的两种浅层严重缺陷桩信号的特征,提出了浅层严重缺陷桩的力学模型,以及判断浅层严整缺陷桩缺陷位置和程度的方法.对于波浪型的低频振荡信号用单自由度振动理论判断桩身结构完整性,对多阶高频大幅值振荡信号要分别用振动理论和波动理论判断基桩的缺陷性质和缺陷位置.实例证明了所提出的方法的正确性,该方法具有较强的工程实用性.     

低应变动测桩身应力波衰减规律及其应用

针对桩基低应变动测中应力波在桩身不连续界面产生反射的同时也会产生透射衰减,同时桩周土轴向阻尼作用也会进一步引起应力波的衰减,文章探讨了考虑桩土衰减系数和桩身不连续界面的透射系数、反射系数的低应变动测的桩身应力波衰减规律,并根据该规律,实现对桩基缺陷程度的量化分析.通过模型桩验证该方法是可行的.     

不均匀饱和土中变波阻抗桩的纵向振动特性

为揭示饱和土中桩的纵向振动特性,文章建立了不均匀饱和土中变波阻抗桩的纵向振动模型。利用Laplace变换,得到了土层平面应变模型下对桩身的动力阻抗,并求得了桩身任意段的动力响应;利用传递矩阵,给出了桩顶复刚度的解析表达式;阐明了单相土模型的不足,并分析了桩身缺陷及饱和土渗透性对桩动力特性的影响。结果表明:采用单相土模型会低估桩顶低频段的动刚度,对动阻尼影响较小,一定程度上说明了土体模型对分析桩动力特性的重要性;桩身存在缺陷会使桩顶的动刚度明显减小,动阻尼增大;饱和土渗透性变差会有效增大缺陷桩的动刚度,减小桩的共振频率,并减缓动阻尼随频率变化的增长速率。     

利用PVDF检测金属表面缺陷的实验研究

提出一种利用聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器检测激光超声的实验方法.将PVDF薄膜附着在微型柱状刀劈上,钳紧在特制的金属固定块上,引出两个电极,从而实现信号的声电转换.利用Nd:YAG脉冲激光器在金属铝板上激发声表面波,PVDF传感器固定在远场区域接收超声信号,并采用扫描激光线源技术,在线检测金属铝表面的微小缺陷.当激光源扫描至缺陷近场区域时,观察信号的幅度和频率特征,从而可以检测微小缺陷的位置,提取缺陷的有关信息.结果表明信号灵敏度高,适合观察声表面波,并可用于表面缺陷的检测.     

缺陷桩的旁孔透射波法检测分析原理

以均质弹性地基中具有低速缺陷段的基桩为研究对象,利用基于Snell定律的射线理论,对旁孔中首至透射P波的时深关系推导了一套简化理论计算公式,并由此提出了采用旁孔透射波法检测分析桩身缺陷的方法.对饱和地基中具有低速缺陷段的基桩,采用轴对称有限元法模拟计算了旁孔透射波法测试信号,对其按上述方法分析推算桩身低速缺陷段的位置、长度和波速以及桩长,以检验本文方法的可靠性.结果表明,本文方法具有良好的实用潜力,值得开展进一步的验证和试用工作.
     

考虑桩土相互作用的低应变基桩缺陷的定量分析

为了在低应变条件下建立考虑桩土相互作用的基桩缺陷定量分析方法,研究了不同桩土相互作用阻尼系数时速度波沿桩身的衰减规律．应用一维波动理论求解了瞬态锤击作用下桩土相互作用的定解问题,得到了不同桩侧土阻尼系数时桩的速度响应,论证了速度波的衰减是时间和桩侧土阻尼系数的函数．利用速度波的衰减规律和缺陷处能量的分配规律,得到考虑了桩土相互作用影响的缺陷定量分析关系式．为了验证这个关系式的适用性,分别对完整桩、缩颈桩和扩颈桩进行了不同纵向应力下的模型试验．通过完整桩试验反演阻尼系数,利用得到的阻尼系数和缺陷桩桩顶速度响应曲线进行缺陷定量分析,结果得到的桩缺陷程度与实际缺陷程度基本一致,误差在6％以内．结果证明,缺陷定量分析关系式确定的桩缺陷程度与实际缺陷程度是基本一致的,建立的基桩缺陷定量分析方法是可行的．     

考虑竖向摩阻作用的陡坡段桥梁桩基侧向受力分析

为分析陡坡段桥梁桩基的力学特性,根据桩身特征段的不同受力特征,将桩身划分为自由段、被动段和主动段,考虑桩身竖向摩阻的影响,基于三参数地基模型,建立桩身响应微分控制方程,并采用Laplace变换结合传递矩阵法推导出桩身响应的半解析解.然后,通过现场试验和文献算例验证了该方法的合理性,并通过某工程实例分析了桩身被动段竖向摩阻和长度对桩身响应的影响.结果 表明:桩身被动段竖向摩阻对桩身响应具有折减效应,但该效应随着被动段竖向摩阻的增加逐渐减弱;被动段长度在被动段临界长度内增长将显著增加桩身响应,且被动段临界长度随着被动段土体刚度的增大而减小;增强桩身被动段3～5倍桩径深度范围内的土体刚度能明显减小桩身响应.     

基于非等截面桩体模型的缺陷楔形桩动力响应研究

假设桩体为弹性,截面半径线性渐变,采用Winkler模型模拟桩土相互作用,建立基桩振动方程,利用有限差分法求解,并得到基本收敛条件.所得结果与一定工况下的解析解结果验证一致.对缺陷楔形桩的动力响应分析显示:(1)缺陷长度对桩底反射影响较小,对缺陷反射影响较大,对频响曲线的共振频率和振幅影响也较大;(2)缺陷程度对桩底反射、缺陷反射、频响曲线的影响均较大;(3)对于缺陷楔形桩,存在临界桩径比和临界截面缺陷比,这会使得无法接收到桩底反射,且桩长越长,临界桩径比和临界截面缺陷比越大.     

采用复连续小波变换的桩基损伤位置识别方法

提出基于复连续小波变换(CCWT)的桩基损伤位置识别方法.首先,对响应信号进行复连续小波变换,得到小波系数矩阵;然后,分析不同频段的相位角,确定桩身损伤位置;最后,通过桩基三维有限元模型数值算例和桥梁桩基实例,对基于复连续小波变换的桩基损伤位置识别方法进行验证.结果表明:复连续小波变换不但能够准确估计桩长,而且能够捕捉相位图上的交叉点,实现桩身损伤位置识别;与传统损伤检测方法相比,复连续小波变换可凸显响应信号的相位信息,成功识别桩身微小损伤的位置;但该方法在识别过程中出现较多的干扰点,需要借助其他桩身损伤检测方法进行判定和排除.     

基于COMSOL的波纹管孔道压浆缺陷仿真分析

通过超声波信号检测波纹管孔道压浆密实度,运用COMSOL Multiphysics软件对有无空气泡缺陷及不同空气泡缺陷位置的4种模型进行了仿真．研究了4种模型对接收透射信号时域波形及频谱的影响及不同模型对接收信号能量的影响．结果表明,在无缺陷的钢绞线模型中,超声波能量主要集中在钢绞线的中后方;在有缺陷钢绞线模型中,超声波能量主要集中在空气泡缺陷的左方．换能器接收到的无缺陷模型信号的时频域幅值远大于有缺陷模型的幅值,不同位置处的空气泡缺陷模型接收的时频域信号幅值相差不大,该方法可以有效地判断出孔道中有无缺陷．     

基桩完整性量化分析

本文针对国内广泛研究基桩低应变检测法的现状,基于阻尼振动和波动理论,结合波形拟合的分析思路,推导出模拟加速度实测信号的拟合方程,编制了MATLAB波形拟合分析程序,并做了试验桩检测验证。分析结果证明,推导的加速度信号方程能够正确模拟实测加速度信号。正确分析出缺陷桩的桩长、缺陷位置和缺陷程度。对实际检测工程有一定的指导意义。     

一种低比特量化的OFDM同步方法研究与实现

为了实现低复杂度高性能的正交频分复用(OFDM)符号同步，本文提出了一种基于2 bit非均匀量化的低复杂度同步方法.采用幅值映射的方法，将接收信号和本地序列用1 bit符号位和1 bit幅度位进行表示，从而将同步过程中的相关运算转化为简单的比特异或和加法运算.同时，针对2 bit量化过程中的量化门限和映射幅度选择问题，提出了一种最优量化门限及映射幅度仿真搜索算法.通过仿真对所提同步方法在AWGN和EPA多径信道条件下的同步性能进行了验证，仿真结果表明所提方法在2 bit量化条件下可获得逼近传统3 bit量化的同步性能.通过对同步模块的FPGA实现，验证了所提方法具有较低的实现复杂度.     

钻孔灌注桩浅部缺陷低应变检测实例分析

在钻孔灌注桩施工过程中,如果采取措施不到位尤其是在地质条件差的情况下,容易产生桩身质量缺陷,其中有相当多的缺陷发生在桩的浅部。本文提出了在低应变检测过程中尤其是当桩身存在浅部缺陷时应该注意的几点问题,并通过几个检测实例加以说明。     

超声波基桩检测法在灌注桩检测中的应用探讨

超声波透射法是通过声测管将探头直接伸入桩身内部进行逐段探测,因此,超声波对桩身混凝土缺陷的判断,比其他低应变动力法更为直观可靠。尤其是当桩内具有多层缺陷时可避免其他低应变动力检测方法对下层缺陷的误判和漏判。介绍了超声波透射法检测大直径灌注桩桩身完整性的原理、方法和现场检测技术。通过现场检测实例,给出了基桩存在缺陷时声参量的几种特征。     

声波透射法检测对桩基质量的分析与判别

文章阐述了桩基超声波测试原理、测试方法及应注意的问题。通过超声波几种声学参数的分析,从定性和定量上判断桩身的完整性、缺陷位置及缺陷程度;在对桩基质量的判别中,结合几方面综合判定;最后用工程检测实例从定性、定量上判断桩身情况,并采取相应的处理措施。     

油气管道缺陷漏磁检测试验

在油气管道检测中,缺陷的定量分析一直是个难题.通过试验研制了管道漏磁腐蚀检测器,在钢管(273mm,壁厚为14.3mm)上设计了系列缺陷,并采集了缺陷漏磁的相关信号.研究了管道缺陷漏磁信号的分布规律和缺陷的几何尺寸大小之间的关系,结果表明,缺陷漏磁场检测信号的两波谷间距、检测到信号的传感器数和信号峰谷值分别是缺陷长度、宽度和深度量化分析的重要特征量,并由此得出缺陷长、宽、高的计算方法.通过该方法对缺陷的漏磁信号进行量化分析,表明缺陷长度、宽度和深度的平均绝对误差分别为2.4mm、8.3mm和0.8mm.     

应力波反射法在桩身完整性检测中的应用

在众多桩身完整性检测方法中,由于应力波反射法理论成熟、操作简便、准确高效而得到广泛应用。应力波反射法检测基桩桩身完整性,具有原理清晰、操作方便、准确性高等诸多优点。由于桩身尺寸效应、测试系统幅频相频响应等较多因素的影响,对桩身缺陷的检测往往较难区分。结合实测曲线的波形、地质条件及不同基桩类型施工工艺特点等,针对实例工程检测结果进行了综合分析,评定了实际工程桩基础的完整性,基桩开挖结果表明应力波反射法检测评定基桩完整性的准确与可行性。     

预应力管桩反射波法的三维波场分析

文章建立了管桩的三维动力学模型,运用柱坐标下的弹性波动方程求解自由管桩的动力响应;利用交错网格有限差分法编制相应程序,通过数值计算得到桩身各点在不同时刻的振动速度;探讨了完整桩在竖向激振力作用下的瞬态动力响应,绘制管桩低应变动测的三维波场图;研究管桩的三维干扰效应,阐明了应力波在管桩中的传播理论,直观地显示管桩中除纵波外还存在横波和面波。模型桩实验实测曲线上的信号均能与数值模拟所得波场图一一对应,说明了数值模拟的正确性。文中还比较了不同纵向线上各点的干扰情况,直观地验证了90°为较理想的传感器安装点。