基桩低应变反射波法完整性检测模拟分析及缺陷模糊评价

摘要

本文应用有限元分析程序MIDAS/GTS模拟桩-土振动体系，研究各项参数变化对反射波的时域-速度曲线的影响。探讨完整桩当激振力脉冲宽度、桩径、接收点等发生变化时，相应的应力反射波曲线变化的规律；对于缺陷桩，讨论了扩径和缩径缺陷位置、严重程度、缺陷厚度变化的情况下，相应的反射波曲线的一些规律，得出了以下结论：①无论是扩径还是缩径，随着缺陷程度的增大，桩底反射波的到达时间都会有一定的延迟，桩底反射波的幅值相对减小：②同一界面的多次反射都具有等时性；③对于扩径桩，对折扩径厚度的增大，特征反射波的正负脉冲会出现分离的情况。对于缩径桩，缩径厚度越小，特征反射波的幅值越小；④无论是扩径还是缩径，随着缺陷位置深度的增加，桩土接触之间的摩擦力作用时间也增加，导致深部缺陷的特征反射波幅值降低，所以对于深部缺陷，要适当采用低频激振，使深部缺陷特征反射信号更加明显。 对于高频干扰问题，通过对10种不同激振力脉冲宽度情况下模拟计算，分析不同的接收点情况下高频干扰的强弱程度，得出了采样点在距离桩顶中心点2R/3位置时受到的低频干扰较小。 利用有限元模拟，对大量不同缺陷情况下的桩进行模拟计算，提取了样本数据进行统计分析，并结合低应变反射波检测方法和模糊数学理论中的模糊决策方法，对桩身缩径缺陷程度的综合评判作了初步的探讨，并尝试性的提出了一种五点采样的检测方法。将模糊分析得出的评价结果与实际模拟的情况和相关规范进行了对比，效果较好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2桩基础的发展历程

1.2.1桩基础基本概念

1.2.2 国内外发展情况

1.3桩基测试技术国内外发展状况

1.3.1桩基动测国外发展情况

1.3.2桩基动测国内发展情况

1.4未来发展的趋势

1.5低应变反射法的基本原理

1.6低应变反射波法的局限性

1.7本文的主要研究内容

1.8 MIDAS/GTS程序简介

第二章应力波理论基础

2.1应力波波动方程的推导

2.2行波理论基础

2.2.1上行波和下行波

2.2.2波在边界上的反射和透射

第三章计算模型的建立及有限元模拟稳定性研究

3.1有限元计算模型的建立

3.1.1动力荷载模拟及加载方式

3.1.2计算模型的建立

3.1.3有限单元网格尺寸

3.2有限元结果的真实性与稳定性研究

3.2.1桩体模型特征值分析

3.2.2有限元结果真实性与可靠性的实验验证

第四章完整桩的有限元模拟分析

4.1 完整桩的反射波时域-速度曲线特征

4.2应力波反射的等时性研究

4.3激振力脉冲宽度对应力波的影响

4.4不同接收点对应力波的影响

4.4.1 不同接收点对入射波延迟时间的影响

4.4.2不同接收点受高频干扰的影响

4.5桩径对应力波的影响

4.6本章小结

第五章扩径和缩径桩的有限元模拟分析

5.1扩径桩应力波分析

5.1.1扩径厚度的影响

5.1.2扩径半径的影响

5.1.3扩径位置的影响

5.2缩径桩应力波分析

5.2.1缩径厚度的影响

5.2.2缩径半径的影响

5.2.3缩径位置的影响

5.3激振力脉冲宽度对应力波的影响

5.3.1激振力脉冲宽度对扩径的影响

5.3.2激振力脉冲宽度对缩径的影响

5.4本章小结

第六章桩体缺陷程度的模糊综合评判

6.1模糊数学基本理论

6.1.1模糊集合的定义及表示

6.1.2桩体缺陷程度的FUZZY模式识别原则

6.2桩基缺陷程度评判隶属函数的确定

6.3桩基缺陷程度模糊分析的样本选取和计算

6.3.1 t分布的原理

6.3.2影响缺陷程度因素集的确定

6.3.3样本选取和计算

6.4桩体缺陷程度模糊综合评判

6.4.1模糊综合评价基本概念

6.4.2多因素模糊评价方法

6.5桩体缺陷程度综合评价的模型

6.6桩体缺陷程度模糊评价的基本步骤

6.7桩体缺陷程度评价应用实例

6.7.1计算实例一

6.7.1计算实例二

6.7.3两个计算实例对比分析

6.8本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录