纵波扭剪波综合法数值分析

摘要

基桩完整性检测目前主要使用应力波反射波法。该方法以经典的一维纵波理论为基础,虽然简单易行,但解决问题的能力非常有限,与社会期望值存在较大差异。根据传播机理和激振方式的不同,桩中传播的应力波可分为纵波、扭转剪切波和弯曲波三类。扭剪波在桩身的传播特性与不仅与纵波接近,而且许多方面甚至更胜一筹。理论上引入纵波扭剪波综合法,可提供桩土耦合系数,形状因子等更多参数,在对各种缺陷的定量分析中有着广阔的应用前景。
　　基于应力波理论,本文选用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,在考虑桩周土体作用下,对基桩动测过程中纵波扭剪波的传播特性进行三维动态仿真分析。首先,系统地分析了在桩周土体作用下,完整桩在中心敲击、扭剪敲击和偏心敲击时桩顶的纵波扭剪波速度信号,并分析讨论了完整桩中桩长、桩径、桩测土阻尼系数和刚度系数等桩土参数对桩顶纵波扭剪波速度信号的影响。其次,进一步分析了缺陷桩中纵波扭剪速度信号,比较了缺陷桩中缺陷位置、缺陷轴向变化和径向尺寸变化等因素对纵波扭剪速度信号的影响,并且分析讨论了形状因子对扭剪波在缺陷桩中传播特性的影响。最后,论文对纵波扭剪波在桩身的传播特性进行了分析比较,并将仿真结果与工程实例对比,证实了纵波扭转波综合分析方法的合理性和可行性。

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1 绪论

1.1 基桩动测技术的发展

1.2 基桩完整性检测的局限性

1.3 纵波扭剪波综合法的研究意义

1.4 本文所作的工作

2 基桩动测反射波法理论基础

2.1 纵波法基本原理

2.2 扭剪法基本原理

2.3 纵波扭剪波综合分析原理

3 基桩动测有限元数值模拟方法

3.1 有限元法简介

3.2 有限元分析软件COMSOL Multiphysics简介

4 完整桩中的纵波扭剪波传播

4.1桩-土振动体系计算模型的建立

4.2直桩桩顶纵波扭剪波时域分析

4.3完整桩纵波扭剪波速度信号影响参数分析

4.4本章小结

5 缺陷桩中的纵波扭剪波传播

5.1缺陷桩纵波扭剪波时域分析

5.2缺陷桩纵波扭剪波速度信号影响参数分析

5.3工程实例分析

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献