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。     

基于饱和虚土桩模型的浮承桩纵向振动特性分析

为了分析饱和土中浮承桩纵向振动特性,基于Biot理论提出了一种桩底饱和虚土桩模型.采用Novak薄层法计算得出饱和土体位移解,利用饱和土-桩-饱和虚土桩完全耦合条件,推导出桩顶纵向振动动力阻抗解析解,并对饱和土中浮承桩纵向振动特性进行参数化分析.计算结果表明,当桩底饱和土层厚度为4和6 m时,桩顶动力阻抗函数曲线呈现出大、小峰值交替现象,这与单相虚土桩模型的计算结果差异较大,且桩周和桩底饱和土体孔隙率对桩顶动力阻抗曲线的影响不可忽视.当桩底土饱和性显著且排水性较差时,桩底土单相虚土桩模型会引起较大误差,宜采用饱和虚土桩模型和所得相关解析解答分析浮承桩纵向振动特性.     

均匀土中非完整桩瞬态纵向动力响应研究

为研究桩土参数对非完整桩低应变时域速度曲线和速度振幅谱曲线的影响,根据桩土系统波动理论,建立了桩-土系统瞬态振动的计算模型;得到了基桩在纵向激振力作用下的瞬态动力响应,将计算结果与基桩低应变完整性检测实测数据进行对比分析,验证了该数值模拟的可靠性和可行性;研究了桩长、桩周土、桩底土等因素对时域速度曲线和速度振幅谱曲线的影响。结果表明:桩土参数对时域速度曲线和速度振幅谱曲线都有影响,桩侧土剪切波速增大,桩底反射越弱。     

机械导纳法分析桩的纵向振动

本文用机械导纳法分析标准桩、颈缩桩和断裂桩的纵向振动,并由理论分析结果,通过计算绘出相应的阻抗幅频曲线,为通过实测识别实际系统提供理论根据.     

基桩低应变检测三维问题的数值计算

为更好地服务于基桩低应变测试,文章建立了三维条件下桩土系统瞬态振动计算模型.利用交错网格有限差分法求解三维弹性波动方程,得出了完整桩在瞬态竖向激振力作用下的动力响应,给出了桩顶不同位置的速度时程图,比较分析了一维(1-D)、三维(3-D)条件速度响应的差别,直观地反映了波在桩中的传播特点,对工程实践具有指导意义.     

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。     

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。     

管桩低应变检测中的三维效应分析

建立了三维柱坐标下桩土系统瞬态振动的计算模型,根据弹性动力学方程、边界条件和初始条件,确立了定解问题.利用交错网格有限差分法编制了相应计算程序,得出该定解问题的数值解,探讨了完整桩在竖向激振力作用下的瞬态动力响应,给出了桩顶不同位置的速度时程灰度图,并比较了桩顶与桩底各点竖向速度时程曲线的差别.基于管桩的低应变完整性测试数据,验证了该数值算法的可靠性及其反映波在管桩中传播的三维效应的可行性.在实际检测过程中,特别是在三维波动方程无法求得解析解的条件下,该数值计算结果具有一定的指导意义.     

饱和土径向运动简化的桩纵向振动特性研究

在三维轴对称饱和土层中弹性支承桩纵向振动研究的基础上,通过简化饱和介质中固相与液相径向运动,建立了饱和土中桩纵向振动的简化模型,通过分离变量法求得了简化模型的桩纵向振动的频域解析解,利用付立叶逆变换和卷积定律获得了时域半解析解.简化解与三维轴对称饱和两相解的桩顶动力响应的对比结果表明,在低频范围内简化解的动刚度因子及等效阻尼与三维轴对称解有较大差别,而较高频率范围内两种解的导纳和速度时域响应基本吻合,因此简化理论对基桩频域或时域检测是足够精确的.计算结果表明,桩的长径比、桩土模量比以及桩底支承系数对桩顶频域和时域响应影响显著,而渗透系数对桩顶动力响应的影响较小.     

耦合质量对饱和黏弹性土中桩纵向振动的影响分析

基于Biot理论,在频率域内研究了考虑质量耦合效应的饱和黏弹性土中桩的纵向耦合振动特性.采用Novak薄层法得到了饱和黏弹性土的位移、应力等的解析表达式.将桩视为Euler-Bernoulli杆,给出了饱和黏弹性土中端承桩纵向振动的动力方程.根据桩土连续性条件,得到了桩顶的复刚度表达式.与Novak解进行了对比,并考察了饱和土和桩各参数对桩顶动态刚度因子和等效阻尼的影响.结果表明:耦合质量项对桩顶复刚度有较大影响;桩土模量比对桩纵向振动特性的影响与桩长径比的取值有关.     

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.     

模型桩多波检测的对比研究

文章给出了瞬态激振力下完整桩与浅部缺陷桩的纵波、扭转波及横波实测的桩顶速度响应与数值模拟结果;分析多波检测曲线的特征,结果表明扭转波和纵波桩底反射波相位特征一致,但横波桩底反射波会同时出现同相位和反相位;根据纵波、扭转波及横波在桩土系统传播的定解问题,利用有限差分方法分别求解了3种波的桩顶速度响应,计算结果表明扭转波对浅部缺陷反射更为敏感,但是横波测试的横向尺寸效应受激振力作用时间和桩径比(桩长与桩身直径的比值)的影响要比纵波和扭转波明显。     

基桩动测解析解在浅部缺陷桩测试曲线分析中的应用

文章介绍了基桩低应变动测正演问题的数理模型及计算方法,并据此计算了桩身浅部缩颈、断裂时低应变动测时域和频域理论曲线,提出了判断桩身浅部缩颈、断裂的方法,对浅部缺陷桩的动测曲线进行分析和判断,证实了这种方法行之有效。     

基于动测法的基桩刚度验证试验研究

针对以往基桩刚度无法准确测得的情况,从基桩动力特性基本理论出发,重新梳理了桩顶受微小激励时所产生的动态响应,给出了通过速度导纳幅频曲线中振动固有频率的位置来计算基桩刚度值的基本公式。利用室内模型试验,通过静态加载法和瞬态机械阻抗法对比测定基桩刚度值,验证了瞬态机械阻抗法测试基桩刚度值的可行性。该结果进一步说明了通过瞬态机械阻抗速度幅频曲线拾取基桩振动固有频率来确定基桩刚度值是具有实际意义的。     

基桩的动态响应特性及弹性波传播的仿真

通过简化基桩为一维弹性杆件,并根据基桩埋置于地下后的受力情况,推导了应力波在桩身中传播的阻尼波动方程.根据该方程,分别给出了纯摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩的振动初始条件和边界条件,导出了3类桩动态响应的数学模型,并对其动力特性进行了分析.最后,运用Matlab对桩身中弹性波的传播进行了模拟.     

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．     

锤击振动法桩基无损检测及其在贵州的初步应用

本文简要介绍锤击振动法桩基无损检测的基本原理及其在贵州的初步应用，以振动波在不同阻抗和不同约束条件下传播与振动特性并结合波的频谱分析，确定桩基的完整性或缺陷位置，经开挖验证，表明锤击法测试结果与实际情况吻合较好。