基桩倾斜动测技术仿真研究

论文摘要

在大量的工程实践中,由于基底溶洞的存在、软土地层的易挤性以及施工过程中的机器操作不当等可导致部分工程桩出现明显的倾斜现象,致使桩的竖向承载能力及水平抗剪能力大大降低,给建筑物留下严重的安全隐患。因此有效而又快捷的桩身倾斜测试方法,成为现在工程中迫需解决的一大难题。本文基于应力波传播理论,将斜桩应力波分解为纵波和弯曲波的叠加,并使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics对其进行仿真分析,研究了三维斜桩桩顶各质点振动速度可分解为纵波和弯曲波的适用范围。通过改变弯曲波桩底边界条件和桩顶激励脉冲,探讨了弯曲波在桩身中的传播规律。在此基础上改变斜桩桩身和桩周土条件,系统地分析了斜桩桩顶不同接收点以及不同接收方向的信号特征与桩身倾斜度的关系,为基桩倾斜检测提出了两种新思路,并由此提出了符合工程实际的桩身倾斜度测试方案。此外,探讨了部分倾斜桩的倾斜方向和转折点位置以及偏心敲击对斜桩桩身信号的影响,并以工程实例验证了数值仿真规律的可靠性。本文的研究成果可用于基桩倾斜检测工程实践,为后续纵波弯曲波综合分析以及基桩倾斜检测深入研究做技术上的准备。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 基桩低应变动测技术简要介绍

1.2 研究背景及国内外研究进展

1.3 基桩检测技术的现状

1.4 本文的研究工作及意义

2 应力波反射法理论基础

2.1 桩身纵波传播基本原理

2.2 桩身弯曲波传播基本原理

2.3 斜桩应力波传播基本规律

2.4 三维空间中的应力波

2.5 桩周土阻力对桩身传播应力波的影响

2.6 几个工程实例

3 斜桩应力波传播有限元分析

3.1 计算模型的建立

3.2 弯曲波传播特性分析

3.3 斜桩应力波传播特征

3.4 土阻力对桩身传播应力波的影响

4 桩身倾斜方向及倾斜角度判定

4.1 以桩顶不同方向接收信号判断倾斜桩

4.2 以桩顶不同点接收信号判断倾斜桩

4.3 测试方案初步探讨

5 斜桩应力波深入分析

5.1 部分倾斜桩

5.2 偏心敲击

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

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