大直径桩扭转波法测试的数值分析

文章采用交错网格有限差分法对大直径桩扭转波法测试进行数值分析,将桩-土系统视为三维线弹性体,建立了轴对称条件下大直径桩瞬态扭转振动模型;根据初边值条件,利用交错网格有限差分法对波动方程进行离散求解,得到了瞬态扭矩作用下的桩顶速度响应,讨论了三维干扰及缺陷响应特点。结果表明:越靠近桩顶中心,桩底反射波与入射波振幅越大;大直径桩桩顶扭转波测试结果面临三维干扰波影响,激振脉冲越窄,三维干扰越强烈;缩径处产生的反射波与入射波同向,而扩径处产生的反射波与入射波反向。扭转波法可为传统纵波法测桩提供有效补充或参照。     

完整桩瞬态纵向振动的参数影响分析

基于完整桩瞬态纵向振动模型的数值分析,表明土参数、桩参数和激振力参数都对桩的动力响应发生影响.对未入土的桩,桩顶振速曲线上反射与入射幅值比为2;对土中的桩,若桩周土剪切模量、桩长、激振力作用时间增加,或桩径和桩弹性模量减小,都使得这个比值减小;当桩底土剪切模量与桩弹性模量之比小于0.01时,桩底反射与入射同相位,当这个比大于0.1时,桩底反射与入射反相位.     

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.     

非完整桩扭转振动问题的数值计算

文章提出了非完整桩在瞬态激振力矩作用下扭转振动的数值计算模型,并用有限差分法计算了非完整桩的扭转振动,得到了各种典型缺陷桩对应的理论曲线。定量计算结果表明,桩周土的性质是影响扭转波衰减的一个重要因素;桩周土越软,扭转波衰减越慢,缺陷反射和桩底反射越明显,此时利用扭转波进行基桩完整性检测更有效。     

非完整桩瞬态纵向振动的模拟计算

根据完整桩瞬态激振力作用下纵向振动的模型,建立了非完整桩的纵向振动的动力学模型,给出桩身运动方程、桩顶与桩底的边界条件及初始条件,并用有限差分法解出桩身各点在不同时刻的速度值。用桩顶振动速度时程图非常直观地研究了桩中应力波的传播过程,同时,考虑了桩半径、桩长、动测波速、激振力的冲量及其作用时间、桩底土的参数变化、桩周土的参数变化等情况。将理论计算的波形图和工程桩动测波形图进行比较,显示出很好的一致性。     

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。     

桩基浅部缺陷测试技术的研究

对桩基浅部缺陷的判别一直比较困难，而桩基浅部缺陷的存在对工程质量有非常大的影响。为了解决此类问题，根据反射波法检测桩基完整性的基本原理，提出了一种高频激振判别桩身浅部缺陷位置的方法，并在试验模型和预测桩中进行了试验，证明了此方法效果良好。     

变截面桩扭转振动与纵向振动桩顶响应对比研究

利用拉普拉斯变换,对严格考虑桩土扭转耦合振动条件下,桩顶受到任意激振扭矩作用的弹性支承桩桩顶频域及时域响应进行解析求解,推导求得了桩顶速度频域响应的解析表达式和半正弦脉冲激励作用下的桩顶速度时域响应半解析解;将本文所得严格解与纵向振动严格解的桩顶速度频域和时域理论解进行对比研究,得到若干重要结论.研究成果为桩基检测中纵向振动测桩的不足给以补充.     

管桩低应变动测缺陷位置反演的改进方法

由于管桩三维效应的存在,在管桩桩顶时域曲线上,测点处速度波第一峰的对应时间相比激振点处有一定的滞后。因此,利用现行规范反演法反演管桩缺陷位置时,反演计算的结果比实际值小。通过定义横波从管桩桩顶激振点处传播到测点处所用的时间为滞后时间td,提出了管桩缺陷位置反演的改进方法。模型试验证实了该方法能够准确高效地反演管桩缺陷的实际位置。     

桩土相互作用时端承桩桩顶扭转复刚度特性研究

假设桩周土层为均质粘弹性体,土材料阻尼为粘性阻尼,从三维轴对称角度出发,对任意激振扭矩作用下端承桩与土耦合扭转振动时的桩顶响应进行了理论研究.利用Laplace变换,求得桩顶扭转角阻抗函数解析解,进而求得桩顶扭转复刚度的解析表达.基于所得理论解重点探讨了桩的长径比、桩侧土粘性阻尼以及桩侧土模量对桩顶扭转复刚度的特殊影响,得到若干重要结论.     

圆柱壳中较高阶结构振动波的传播特性

研究了圆柱壳中较高阶周向模态结构振动波的频散特性，得到了相应的频散曲线．分析了自由振动波的性质及其随频率变化的规律，结果表明：高阶周向模态弯曲波具有通常意义上的弯曲性质；起始频率对扭转波和纵向伸缩波的传播性质影响很大；纵向伸缩近场波和扭转近场波都不具有通常意义上的纵向伸缩和扭转的性质，弯曲近场波则具有通常意义上的弯曲性质；衰减驻波大体上是弯曲性质的驻波．     

基于流函数理论的近海风机非线性波浪荷载计算

近海风机多建于近海浅水区,波浪荷载非线性特性较为明显.基于流函数理论研究了高阶非线性波浪速度场和加速度场的特性.基于Morison方程和流函数理论计算了近海风机非线性波浪荷载,并研究了波浪自由面对近海风机非线性波浪荷载的影响,同时探讨了不同桩径时浅水区非线性波浪荷载的特性.为了验证计算结果的正确性和对比波浪的非线性特性...     

浅层地震横波反射法最佳应用条件研究

通过对浅层地震波纵、横方向分辨率的讨论，给出了提高地震反射波测试分辨率的几条途径，通过对震波反射系数和地震波速分布的讨论，表明地震波速在地震勘探中的重要性，尤其是给出了软基地区的地震波传播速度值与地层深度的某种关系式，在此基础上着重研究了浅层地震横波反射地区的优点以及局限性，并论述了该方法的最佳应用条件。     

液压激波作用下管道流固耦合的动力学建模

为了研究在主动液压激波作用下管道振动的动力学特性,设计了一种液压激波变频控制系统,建立了激波作用下充液管道流固耦合的动力学模型.采用特征线-有限元法,用Newmark法编程,将由特征线法求得的流体各断面横向压力载荷施加到管道有限元的单元节点上,由此求得了管道横向各断面处及轴向的振动时程曲线,并通过快速傅里叶变换获取了管道横向及轴向的幅频特性曲线.试验发现,在激波作用下,充液管道的横向与轴向振动中基频的幅频特性吻合较好,而高阶频率由于谐波干扰信号非常严重,因此与数值模拟结果没有明确的对应关系.     

完整桩瞬态纵向振动的模拟计算

提出完整桩受瞬态激振力作用下纵向振动的模型,并用有限差分法计算桩的瞬态纵向振动.理论计算响应与工程桩的反射波法动测结果有较好的相关性.桩身各点纵向振动时程由空间曲面网线图表示,用该图非常直观地研究了桩中应力波的传播过程.文章对桩基低应变动力检测具有理论和实用意义.     

胶辊式砻谷冲击隔离系统隔振技术分析与仿真

针对胶辊式砻谷振动噪声大的问题,进行了胶辊式砻谷冲击隔离系统隔振技术的研究。首先设计实验确定砻谷装置工作时产生的机械冲击激励为砻谷作业的主要激振源,然后通过理论求解计算出激励力的力幅,再根据胶辊砻谷的工作特性和减少振动传递的要求,提出了一种在胶辊内安装由隔冲器对压并联构成的冲击隔离系统,最后在ADAMS中对冲击隔离系统进行静态下的受压特性和扭转特性仿真分析,验证了冲击隔离系统工作的稳定性;对冲击隔离系统进行脉冲冲击下的动力学仿真分析,获得了胶辊在脉冲冲击下的位移曲线和胶辊安装轴盘受力曲线,将轴盘受力最大值与理论计算出的激励力幅比较,得到安装冲击隔离系统后激励力的传递率为49.5%,验证了在胶辊内安装由隔冲器对压并联构成的冲击隔离系统对减少振动的传递具有有益效果。     

激励频率对扭转模态磁致伸缩导波检测性能影响

在综合考虑力-磁-声的多个物理场耦合的基础上,通过采用有限元数值仿真方法模拟扭转模态磁致伸缩导波对铁磁性管道的检测,研究激励电流频率对T模态导波检测效果的影响,并通过实验给予验证.结果表明:实验研究数据与仿真计算结果具有相同的变化趋势且存在一个最优频率;激励频率对检测效果有着明显的影响,通过调整激励频率能够使扭转模态导波幅值最大,实现磁致伸缩导波检测性能的优化.     

PIT仪测试桩基结构完整性的波形判读方法

由于受多种因素的影响,混凝土钻孔灌注桩结构完整性检测的波形曲线有时比较复杂,难以准确判读。在大量现场实测的基础上,总结了PIT仪检测桩基结构各类缺陷的反射波形特征,指出波形判读应在桩体应力波传播反射理论的基础上,综合分析以确定缺陷类型。文章对桩周土阻力、嵌岩桩底端岩性及桩顶浅部缺陷引起的波形特征变化进行了分析,并给出判读方法。