瞬态动测法桩基的弹性杆理论与应用

本文讨论了桩内应力波传播的原理,分析了应力波在摩擦桩与端承桩内的波形特征的主要区别,以及各类缺陷桩的波形特征,探讨了桩基承载力的主要误差来源,从而为桩基动测法的定量分析提供理论依据.     

应力波在平台-桩系统中传播的实验研究

分析了应力波在平台－桩系统中的传播图案。对有限尺寸的平台来说，应力波在平台边界面上会发生反射，反射波不仅有同类波同时还有转换波，除此之外，平台表面的响应还受桩及桩土相互作用的影响。除非桩身反射波走时较长，可以避开平台上的各种干扰波，否则，由平台实测波形特征来分析平台下桩的完整性是很困难的。通过对平台上完整桩实测波形与异常桩波形进行比较，可以提高波形识别的准确度，此外，根据桩侧面测点及平台表面测点走时，相位、幅值间关系，将两者信号进行比较，可以从复杂的信号中辨别出桩身反射波信号。     

预应力高强管桩应力波反射法检测实测分析

通过对基础工程PHC管桩应力波反射法检测，并开挖大量Ⅲ、Ⅳ类桩进行直观检查与其对比，讨论了实测所得波形判断桩缺陷程度的问题，对缺陷桩产生原因作了分析，提出了处理方法。为检测PHC管桩时提供可参考的缺陷桩的波形。     

基于反射波法的桩身完整性判别的神经网络模型

提出了一种基于应力波反射波法判别基桩桩身完整性的BP型神经网络模型。该模型以桩身应力波波形曲线、桩的几何尺寸和桩身混凝土波速等为网络的输入信息,预测作为网络输出信息的桩身完整性特征,如正常、缩径、扩径、离析和开裂等。通过采用多种运算改进技术,提高了网络的可行性和计算速度。对天津市软土地基中的数十根灌注桩的实测波形等资料学习和预测,取得了令人满意的精度。     

采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题

将土体中的混凝土桩基简化为黏滞介质中的一维黏弹性杆,桩顶部受锤头冲击产生内部应力波。根据杆内微元应力平衡条件建立杆中一维黏弹性应力波传播的控制方程,结合桩顶锤头冲击条件和桩底弹-黏性约束条件给出桩基两端的耦合边界条件。对控制方程和定解条件作Laplace变换并求解变换后的常微分方程,得到变换域的应力像函数解析解。采用数值反变换技术将像函数转变为时间域的应力波形。应用此方法可以较方便地分析桩基中应力波的产生、传播、反射及相互作用过程。     

桩身动态无损质量检测的模型试验研究

在桩身的动态无损质量检测中,关键问题是根据波形分析判断桩中各种缺陷的准确位置和程度。本文通过桩的模型试验,研究了灌注桩的离析、缩颈、扩颈和裂缝等缺陷对应力波传播的影响,并结合工程实例进行讨论。     

反射波法对桩身浅部缺陷的判别

依据应力波的动力学和运动学特征,结合施工工艺和大量的检测结果对桩身浅部的断裂、裂缝、空洞、夹泥、桩头疏松等异常信号进行判别。指出了各种缺陷的典型特征及典型曲线。旨在进一步提高对桩身浅部的测试波形分析的正确率。     

不同振动波形对单桩桩-筏复合地基动力响应特性研究

桩-筏复合地基是控制高速铁路等路基工后沉降的一种常用地基处理技术,然而针对其在不同振动波形荷载下的动力响应特性对比研究相对较少。基于大型模型系统,开展砂土地基中单桩桩-筏复合地基大比例模型试验研究,着重分析不同振动波形加载下单桩桩-筏复合地基的累积沉降、桩底-桩侧土动土应力比、加速度及速度传递等变化规律,初步探讨振动波形对单桩桩-筏复合地基承载特性的影响机制。试验结果表明,M波振动波形对地基累积沉降的影响较正弦波振动波形对地基累积沉降的影响略大一些,对桩底-桩侧土动应力比的影响则反之;振动响应加速度和速度随着加载频率及振幅幅值的增大而增大。相关研究成果可为单桩桩-筏复合地基的理论分析与计算提供参考依据。     

粘弹性桩打桩过程中的应力波分析

主要讨论了粘弹性桩打进过程中的应力波传播问题。探讨了刚性重锤与桩撞击产生的冲击荷载及粘弹性桩在刚性锤撞击下的振动方程,给出了桩纵向振动的解析解,并分析了桩的粘滞系数及桩端土刚度对桩端质点振动速度响应的影响特点。     

桩土体系相互作用的计算机仿真分析

以一维应力波理论为基础,应用桩土体系相互作用的数值模拟方法,得到了反映桩中应力波的传播过程及反射特性的桩身各点振动速度空间曲面;模拟分析了各类桩身缺陷对桩的振动特性的影响,并将理论曲线与实测曲线进行拟合对比。结果表明:两者基本一致。      

反射波法在连临高速路基粉喷桩检测中的应用

采用反射波法对连临高速公路路基水泥土粉喷桩进行检测,结果表明,该路基粉喷桩反射信号有4种类型,分别对应桩顶、桩身缺陷和桩底的反射特征。证明反射波法应用于水泥土粉喷桩检测是可行的。     

强震区桩−土−断层耦合作用下桩基动力响应

为研究桩-土-断层耦合作用下桩基动力响应特性,利用振动台试验选取0.35g地震动峰值加速度时4种类型地震波,研究断层上下盘桩基加速度响应、桩顶相对位移、弯矩及桩基损伤情况。试验表明：断层上盘桩基各项参数明显大于断层下盘,呈现出上盘效应;桩顶峰值加速度大于桩底峰值加速度,上部土层对输入地震波具有滤波作用;桩顶加速度响应相较于桩底具有滞后性;桩顶峰值加速度与桩顶加速度放大系数α在输入El-Centro波时最大;上、下盘α 差值在输入Kobe波时最大;弯矩和桩顶相对位移峰值在输入Kobe波时最大;弯矩在土层分界面处较大,输入不同地震波时弯矩峰值均未超过桩身抗弯能力;提出了强震区近断层桩基可根据验算内容选取合理地震波进行验算的抗震设计建议。     

预应力管桩抗震性能试验研究

为研究预应力管桩的抗震性能,采用振动台通过对管桩-土-上部结构模型在不同地震波作用下的试验,分析研究管桩桩身产生的应力、应变、弯矩及位移沿桩身的分布、最大弯矩产生的位置、桩与承台的受力及破坏特征,得出地震作用下管桩桩身弯矩最大值的产生位置为距离桩顶5～6倍桩径处, 在El-centro波、LWD波和正弦波工况下,桩-上部结构体系的加速度反应在高度上呈现“K”型分布等反应规律及特征。     

反射波法检测水泥搅拌桩的可行性和方法研究

水泥搅拌桩作为桩基础的一种特殊形式,在软土地基地区已被广泛应用。由于其桩身纵波波速远低于混凝土桩的波速,且长径比一般较小及桩身均质性等问题,所以应用于混凝土桩的小应变反射波检测方法是否可以应用于对水泥搅拌桩进行检测,在测桩界尚存在分歧意见。作者从理论上分析了反射波法的本质,指出波阻抗差异,分辨率和波长的关系是反射波法的要害。本文讨论了长径比的实际意义及其与一维波动理论的关系．提出了水泥搅拌桩“桩身质量“的新观点。从理论分析和实际检测结果资料的讨论出发．肯定了反射渡完全可以对水泥搅拌桩进行检测,并总结了实际检测过程中的方法技术。     

基桩倾斜弹性波检测机理

阐述了基桩倾斜无损检测基本原理——惠更斯-菲涅尔原理。通过在桩侧面实施地震排列装置检测试验，证实了桩倾斜度越大，桩侧效应越强。在倾斜基桩中埋设三分量检波器检测结果说明，基桩倾斜时，桩侧界面响应主要以转换后沿界面方向的纵波与垂直于桩侧面的横波为主。     

波浪荷载作用下斜向抗拔桩的承载特性分析

针对浮式海洋结构采用的桩基础,考虑土的循环软化效应,将软土的循环强度与Mohr-Coulomb屈服准则相结合,基于拟静力弹塑性分析建立了循环波浪载荷作用下斜向抗拔桩循环承载性能的计算模型,确定了斜向上载荷作用下抗拔桩的循环承载力,并与单调加载作用下的斜向抗拔桩的极限承载力进行了对比,进一步探讨了桩长、桩径、桩体模量及载荷循环次数等因素对斜向抗拔桩循环承载力的影响。研究结果表明：循环波浪荷载的作用导致了斜向抗拔桩土体循环强度的分布不均匀,从而降低了地基的循环承载力。斜向抗拔桩的动态极限承载力随循环次数的增加而降低,随桩长、桩径及桩体模量的增大而增大。     

Some Problems Related to Nondestructive Inspection of Pile Quality

This paper discusses the difference between reflections of waves in frictional pile and end-bearing pile, based on the solutions of wave equations. The influences of various defects on wave are analyzed. These make theoretical basis for wave analysis of nondestructive inspection of piles.     

动力打桩一维波动方程的改进及其工程应用

对桩的可打入性进行准确的分析和预测是打桩施工的关键环节,同时也关系到整个工程的进度与成败.近年来,在海洋工程和港口工程中都出现了大直径、超长桩,由于这种桩的重量大对桩的可打入性有显著影响,考虑桩身自重和桩周土阻力,对打桩分析的一维应力波动方程进行改进、推导.采用有限差分法求解波动方程,编制计算程序结合实际工程进行打桩分析,分析结果与实测数据吻合较好,表明经改进的动力打桩一维波动方程能很好的预测桩的可打入性及打桩过程中桩身应力分布情况.     

周期分布桩体对平面SH波隔振效应的解析求解

将排桩对平面SH波的隔振简化为弹性波散射的二维平面问题,基于全空间中无限周期结构的周期特性,给出了一种求解无限周期分布桩体对平面SH波隔振效应的解析方法。该方法采用波函数展开法并结合Graf加法定理,利用全空间中相邻周期单元的散射波场在频域内相差一个相位的特性,仅选取一个周期单元,将入射波场和所有散射波场的贡献叠加后,根据边界条件求解待定系数,从而求得整个散射波场。该解析解能够精确求解无限周期分布桩体的散射问题,分析周期分布桩体数量较多时的隔振规律,弥补了以往理论分析中桩体个数较多时难以求解的不足。重点讨论了桩体个数、桩体刚度、桩体间距和桩体类型等因素对隔振效果的影响,结果表明：（1）该方法显著降低了求解大量桩体问题时的存储量和计算量,有限周期模型计算结果随桩体个数增多收敛于无限周期模型,反映了该方法的正确性;（2）整体上桩体刚度增大有利于提高隔振效果,但桩体刚度对隔振效果的提升有限,桩体剪切波速为土体5倍时已具有足够的隔振效果;（3）桩间距对隔振效果有着直接影响,间距越小则低频禁带宽度越大;（4）桩体类型对隔振效果有着显著影响,实心桩有着良好的隔振效果,而具有柔性内填充的管桩在低频段有着更佳的隔振效果。