薄壁管桩瞬态响应分析

摘要

低应变反射波法作为一种桩身结构完整性检测的基桩动测法，具有较完善的理论基础和较先进的诊断技术。然而其仍是一门发展中的实用技术，将低应变反射波法应用于薄壁管桩完整性检测的可靠性和可行性成为亟需研究和解决的问题。 本文通过有限元建模，采用显式动力分析方法对应力波在薄壁管桩中的传播进行了较为全面的分析研究，以便对实际工程测桩提供指导性帮助。 本文主要的研究内容及所取得的成果包括下列方面： (1) 本文对实心桩及PCC 桩分别建立有限元模型，对桩顶速度响应曲线进行了对比，计算结果显示一定深度以下平截面基本假定在PCC 桩中仍然成立，对PCC 桩中波组成分进行了初步分析，指出利用纵向压缩波对PCC 桩进行低应变检测仍然具备有效性；对应力波在PCC 桩中传播的三维效应进行了详细的研究，指出了在非对称激励脉冲荷载作用下桩顶最佳检测位置，给实际测桩提出了指导性意见。 (2)本文探讨了激励脉冲宽度、桩径、壁厚、桩身弹性模量发生变化时，PCC 桩桩顶速度响应曲线的变化特性；本文同样针对桩侧摩阻力对速度响应的影响进行了分析，对不同桩土模量比条件下的桩顶速度响应进行了初步的研究。 (3)本文考虑了几种典型桩身缺陷情况下相应各点速度响应分析，对于扩颈桩本文的计算结果显示，低应变反射波法仍然可以准确地检测出扩颈部位和扩颈深度；对于不同离析程度的缺陷桩，计算结果表明低应变反射波法具有不同的辨别能力；对于断裂桩的情况，利用通过变换加载点和接收点位置的多个检测结果均可对断裂部位作出准确判断。 本文在进行有限元计算建模过程中，做了一些必要的简化，如何更好地简化以接近实际情况，以及通过数学简化而得到理论解，需要更进一步的工作。