基于ANSYS的桩基缺陷检测的有限元仿真分析

采用一种基于ANSYS/LS-DYNA的非线性动力有限元分析方法,对缩颈桩的桩身进行了数值模拟。得到了缩颈桩的应力波反射规律及特点。说明了基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法能够较准确地检测桩基缺陷的类型与具体位置。     

声波透射法在桥梁桩基检测中的应用

随着城市经济的快速发展,在道路桥梁建设方面取得更大的进展,混凝土钻孔灌注桩等技术在基础施工上是一些重要的手段,以其适应性强、操作简单、成本费用较低等优势,广泛的运用到了桥梁桩基中。在桩基检测方法的应用上,主要有钻芯法、高应变动测法、低应变动测法、声波透射法四种方法的应用,其中,声波透射法具有各种综合特点和优势,是一种重要的检测手段。在分析声波透射法在桥梁桩基检测中的原理,并进一步阐述测试方法,从实例出发,通过观测和分析声波在混凝土介质中的传播参数与桩体强度的相联关系,对桥梁混凝土桩基缺陷和完整性进行了分析与判定,并就如何分析检测数据和桩身完整性判定进行了详细论述。     

高层建筑基础桩的工程地球物理检测试验研究

对昆明某高层建筑直径1 m的混凝土灌注桩试桩进行了桩基缺陷检测试验研究,得到了3个超声波透射探测剖面的波速-深度曲线图和透射波波列曲线图,其中每个超声波探测剖面的波列图由73条透射波曲线组成.对每个剖面的透射波波列曲线和波速-深度曲线的对比分析和研究表明,所测基桩的桩身存在3处缺陷,其位置分别为距桩顶12.10~12.85 m处、14.10~15.85 m处和17.35~18.10 m处.通过钻孔取样,不但验证了上述缺陷位置的检测结果完全符合实际情况,而且确定了所测基桩上述3处缺陷的性质:缺陷(1)为局部混凝土离析,程度较轻微.缺陷(2)为严重夹沙离析和夹泥,属于层状缺陷或断桩,程度最严重.缺陷(3)为较严重的离析夹砂,属于中等程度缺陷.     

声波透射法在桥梁桩基检测中的案例分析

用声测法对桥梁桩基进行检测,通过对声速,波幅,PSD等声学参数进行分析,判断出缺陷出现的位置及严重程度,最后通过钻芯取样来验证 ,实际结果与超声波透射法判断结果相符合,从而做到理论与实际相结合。     

声波幅度对有限振幅声波传播畸变的影响

为确定声波的非线性传播特性,采用理论与试验相结合的方式对单列声波与两列声波传播的畸变现象进行研究.依据黎曼-厄恩肖与Bessel-Fubini解理论给出了单列声波的传播方程,仿真研究了非线性传播过程中产生的各阶谐波曲线,试验观测了单列声波非线性效应与声波幅值的阈值关系;采用Burgers方程给出了两列声波发生非线性相互作用后声波非线性累积速度与间断点处声波梯度的数学解析式,仿真分析了声波传播过程中非线性累积速度、跃变梯度与声波幅值比的关系曲线.结果表明,当声波在介质中以非线性效应传播时,非线性传播特性具有累积效应;初始相位差为0或π的两列声波发生非线性相互作用时,非线性累积速度、间断点处声波跃变梯度与声波幅值比存在逐渐减小或逐渐增大的趋势;当幅值比增大到某一个固定值时,随幅值比的继续增大,声波的非线性累积速度与跃变梯度均趋于恒定值.     

活性粉末混凝土高温后超声研究及微观分析

为研究超声波法对活性粉末混凝土(RPC)高温后性能评价的普适性,进行100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃和800℃的高温试验,对比分析了相对波速、损伤度、相对主频和相对幅值4个参数与受热温度、抗压强度损失率的关系,并利用扫描电镜(SEM)研究了不同高温后RPC的微观结构变化.结果表明:对于活性粉末混凝土,采用损伤度和相对波速评价其高温后性能相关性较好,其中,拟合值与试验值相关性最好的是损伤度,能较准确地反映RPC的受损程度;而相对主频和相对幅值,其拟合值与实验值的相关性最小,评价结果差别较大;随着温度的升高,RPC内部缺陷开始增多,基体与纤维界面出现裂纹,微观结构不断恶化,抗压强度损失率增大.     

大直径水下灌注桩完整性低应变检测

从运动学和动力学角度 ,分析应力波在混凝土中的传播规律 :时空关系、波幅衰减、频散作用以及反射波与声波透射的特点 ,结合工程实践 ,总结大直径水下灌注桩低应变检测的工作要点 ,指出综合、合理运用反射波法与声波透射法 ,可以较准确地评价桩身完整性 ,提高检测结果的可靠性 图 6 ,参 3     

酸化作用下页岩超声波透射试验研究

为了探索碳酸(H₂CO₃)对页岩酸化作用引起的声学特性变化特征,以修武盆地海相页岩为研究对象,通过超声波透射试验方法研究了页岩试样被H₂CO₃处置后的时域信号、频域信号、波速、衰减系数等特征。结果表明：页岩试样被H₂CO₃处置后,超声波纵波和横波在页岩中的传播时间延长,纵波与横波幅值均呈现明显的下降特征;超声波频域内最大振幅下降,主频向低频方向发生偏移,部分页岩试样主频发生畸变;超声波纵波与横波波速均下降,纵波与横波衰减系数均增大。页岩试样被H₂CO₃处置后呈现的声波特性变化特征,反映出H₂CO₃酸化作用导致页岩孔隙度增大或者产生了破坏裂隙。     

超声层析成像技术在页岩天然缺陷定位中的应用

针对页岩预制的天然缺陷,利用超声层析成像技术对其进行定位,从而实现缺陷的可视化.对页岩进行3个直径为10 mm的圆柱缺陷预制设计,使用超声检测仪对存在已知缺陷区的页岩进行超声波检测实验.实验结果表明:大部分的波速集中在3 000～5 000 m/s,少数的波速在2 000 m/s以内,而且这些点刚好是预制缺陷网络标号的...     

脆性岩石应力-应变全过程声学特征演化规律

采用岩石加载系统获得脆性花岗岩单轴压缩全应力-应变曲线,同步测试声发射(AE)和超声波变化,研究应力-应变全过程AE特征、声波波速、波速各向异性及透射波频谱特征随岩石破裂的变化规律,并结合宏观变形和声学特征综合分析花岗岩破裂过程。研究结果表明:破裂全过程AE频谱表现出双峰值或多峰值特征,主频及振幅先增后减;起裂应力附近AE主频快速增大,损伤应力后高频大幅值AE信号数量快速增多,对应中尺度裂纹扩展,同时AE频带宽度增大,峰值应力附近低频大幅值AE急剧释放对应大尺度破裂发生;波速先增后减,波速各向异性逐渐增大,峰后段波速降低幅度超过40%;透射波频谱振幅和主频随着微裂纹的压密闭合而逐渐增大,并伴随裂纹的萌生扩展逐渐减小,且频谱幅值变化比波速和频谱主频的大;大幅值AE震源在峰值应力附近局部聚集成核;AE数量显著增加早于波速下降及宏观扩容发生,AE事件对裂纹萌生、扩展的敏感性比波速和宏观变形的大,但峰后卸载段宏观变形对裂纹扩展的响应比AE事件对裂纹扩展的响应大,这与峰后破坏模式相关。     

基于声波测速的充填体完整性检测

为检测水泥-尾砂充填体内部构造和力学性能,采用钻芯法从采场充填挡墙或相应部位施工覆盖整个采场的地质孔取样,使用SY-1型声波仪对样品进行声波测试,通过配套软件分析波形和频谱.结果表明:波速和动弹性力学指标的差距源自强度和疏密构造差异;虽不同充填体声波波速不同,但其声波波形和频谱成分基本相同;声波延时长、主频集中、频谱较简洁且振幅较高,反映出充填体内部夹杂、孔洞和空穴等缺陷少,结构较完整.     

非均质地基中隧道开挖对被动单桩受力特性的影响

基于剪切位移法和Winkler模型采用两阶段分析方法探讨非均质地基中隧道开挖对被动单桩受力特性的影响。首先根据Loganathan修正的解析式估算隧道周边土体的竖向位移并将位移模式作用于桩身,然后建立被动单桩的竖向位移微分方程,采用有限差分法得出隧道开挖引起的单桩沉降与受力的解析解,最后讨论了隧道埋深和直径、桩基与隧道中线水平距离、平均地层损失比、单桩直径和刚度等参数变化对被动单桩受力特性的影响。结果表明,被动单桩的竖向位移、桩身轴力及桩周摩阻力随隧道埋深的增加均呈先增大后减小的趋势;地层损失比及隧道开挖断面尺寸对桩基竖向受力特性的影响很大,而单桩混凝土强度等级对其影响较小;桩径和桩身刚度增加到一定程度后,被动单桩的竖向受力特性趋于稳定。     

基于纵向超声导波的管道焊缝缺陷识别研究

为了更有效地识别管道焊缝缺陷,提高焊接管道在使用过程中的安全性,采用数值计算和数值模拟相结合的方式,提出了一种基于纵向超声导波检测管道焊缝缺陷的检测方法,该方法通过观察导波在焊缝缺陷前后的传播特征,以入射波与透射波峰值点之比作为损伤指标,得到损伤指标的变化情况,同时识别出了焊缝缺陷的位置与大小。为了验证文中方法的有效性,利用ANSYS软件建立了含有不同缺陷的焊接管道模型,并模拟了超声导波透过焊缝区域时的传播过程,分析了其传播特性,得到不同损伤参数(厚度和角度)对损伤指标的影响规律。数值算例表明,该方法可以有效地识别出焊缝缺陷的位置并对其进行大小评估,所提出的损伤指标与损伤参数之间具有较好的线性关系。     

静钻根植桩低应变动力响应的现场试验和数值模拟

针对静钻根植竹节桩的成桩特性,通过现场试验和有限元数值模拟,研究桩周水泥土随着龄期变化对竹节桩低应变测试曲线的影响.首先通过现场试验,得到现场试桩在水泥土不同龄期的低应变曲线,发现桩端反射信号的幅值和到达速度均受到水泥土硬化的影响;同时通过室内弯曲元试验,测得不同龄期下相同配合比水泥土的切变模量;然后通过多次反演拟合,建立三维有限元数值模型,结合室内试验结果,对竹节桩低应变测试特性进行研究;接着将模型曲线与实测曲线进行对比,重点研究了桩端低应变反射信号的幅值和综合波速,两者曲线特性符合良好;最后对三维有限元数值模型进行参数分析,分析桩周普通土和桩底土切变模量对桩身低应变曲线的影响.结果表明:桩周水泥土在随着龄期硬化期间,会导致桩端反射信号幅值逐渐变小,在5 d以后已较难分辨;同时,低应变测试的综合波速也会随之增大,但是均明显小于竹节桩在地表时的波速,该数值模型能较好的模拟静钻根植竹节桩的低应变动力特性;参数分析说明,桩身低应变测试的综合波速变化与桩周普通土和桩底土的切变模量变化无关,仅由桩周水泥土引起.     

超声层析成像中的一种非线性反演方法

将模拟退火算法应用于超声层析成像,以避免对初始模型的依赖,并在全局范围内搜寻最优解.为合理确定模拟退火算法的各项参数和规则,在对超声波速进行反演时,进行如下设计:以声波走时误差的二阶范数作为目标函数;以逐渐缩小的邻域对波速向量进行随机扰动,并根据先验信息对新解进行取模约束;以Metropolis准则接受新解;通过实验获得合理的初始温度;以指数函数进行降温.为最大程度逼近最优解,需要跟踪保持历史最优解.经过数值模拟及对混凝土桩基的实际测算,证明了该方法的有效性.     

声波透射法检测判定基桩完整性类别标准

为了应用声波透射法检测基桩混凝土质量,从而定量地判定基桩完整性类别.经过理论分析,采用适合声波透射法的完整性系数β,由概率法确定了完整性系数的取值范围所对应的基桩完整性类别.在实际基桩检测中,可根据β值的大小来定量地对基桩完整性类别进行判定.研究表明,该方法计算简单,使用方便.不仅能够准确地探测缺陷的存在,而且还能够对不同程度的缺陷作出区分,较为准确合理地对基桩完整性类别进行判定.     

反射波法检测基桩完整性的应用及实例分析

1 前言 桩基作为工程基础的最基本形式,以其成桩方法多、施工快等优点被广泛采用。而桩基质量是整个工程质量的基础,直接影响上部建筑物的安全。随着工程质量责任终身制的实行,桩基质量检测更显示出其重要性,它不仅为设计人员确定桩型、桩材料、桩尺寸、桩布局提供试验依据而且还成为监督检测施工质量的重要手段之一。2 桩基质量检测的主要方法桩基质量检测主要分两大类,即成桩质量检测和桩基承载力检测。成桩质量的检测可分低应变动力检测方法和高应变动力检测法,低应变动力检测法包括反射波法、机械阻抗法、动力参数法和声波透射法…     

竖向加劲式钢板剪力墙的抗剪性能

用ANSYS有限元程序对两边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行数值模拟分析.将两边连接竖向加劲式钢板剪力墙的初始刚度的有限元计算值与两边连接非加劲钢板剪力墙的理论值进行了比较.探讨了加劲肋和名义轴压比对于钢板墙的影响.分析了带边框构件的两边连接竖向加劲式钢板剪力墙在水平荷载作用下的构件破坏顺序和受力机制.对一个典型尺寸规格的单层带边框两边连接竖向加劲式钢板剪力墙与一个对应边框尺寸规格的单层带边框四边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行推覆分析,对比了两者的部分抗震性能.     

非线性光子晶体缺陷对单向透射特性研究

采用基于时域有限差分技术的数值模拟计算和时间耦合模理论,研究了引入Kerr非线性的光子晶体缺陷对的非对称透射特性,侧重于找到提高缺陷对的最大透射率及透射对比度的方法.结果表明,这种由2个不同尺寸但具有相同谐振频率的缺陷对组成的结构具有单向透射特性,理论分析也验证了数值模拟结果,并且适当错开两缺陷共振频率的位置,可以使缺陷对结构的最大透射率及透射对比度都有很大的提高.     

竖向加劲式钢板剪力墙的抗剪性能

用ANSYS有限元程序对两边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行数值模拟分析.将两边连接竖向加劲式钢板剪力墙的初始刚度的有限元计算值与两边连接非加劲钢板剪力墙的理论值进行了比较.探讨了加劲肋和名义轴压比对于钢板墙的影响.分析了带边框构件的两边连接竖向加劲式钢板剪力墙在水平荷载作用下的构件破坏顺序和受力机制.对一个典型尺寸规格的单层带边框两边连接竖向加劲式钢板剪力墙与一个对应边框尺寸规格的单层带边框四边连接竖向加劲式钢板剪力墙进行推覆分析,对比了两者的部分抗震性能.