反褶积方法在桩基低应变检测数据分析中的应用研究

反褶积方法在桩基低应变检测数据分析中的应用研究

论文摘要

随着高层建筑的发展,桩基础已成为重要的基础形式。由于桩能将上部结构荷载传到深层稳定土层中,大大减少基础沉降,所以在住宅、高层等工程中大量采用。桩属于隐蔽工程,一旦发生事故,加固处理难度很大。机械成孔的混凝土灌注桩容易出现缺陷,影响桩基承载力及上部结构安全,严重的甚至使基桩失去承载能力,所以桩基的完整性检测一直备受关注。总的来说,桩基动测由于具有费用低、快速、轻便、适用于普查等优点,得到了广泛应用。然而其不足有:单靠时程曲线的直接观测不能满足工程需要,容易造成误判;多缺陷的判定仍是难点;对缺陷的判断主要是定性分析,定量分析极少;为改进目前存在的问题,本文拟采用反褶积方法对所测曲线处理,研究内容和结果包括以下方面:利用均匀设计法筛选了10组代表性的完整桩模型,对这些模型的数值模拟结果的分析表明反褶积方法对于桩径从0.2m~2.0m,桩长从10m~55m的常见桩的低应变检测都有良好的适用性。为了解决利用时频图直观分辨不能准确判断桩身缺陷,本文首次使用反褶积方法对3种单缺陷桩基检测数据进行处理,并尝试十点平滑滤波、filtfilt等多种信号处理方法,总结出5种效果较好的信号处理方法,处理后的曲线可以精确检测到缺陷位置;类型的判别,根据多组缺陷结果分析总结可以分为类正弦波形(波阻抗变小:离析、夹泥、缩径、断裂)和半波延迟波形(波阻抗变大:扩径)两种类型,具体类型的判别还要结合场地数据资料进行分析,需结合工程经验加以判断。对于多缺陷桩基,因为应力波传到第一缺陷时大部分反射,只有少量向下传播到第二缺陷处,因而第二缺陷检测难度增大。且第一缺陷处的多次反射会干扰第二缺陷的判断。由本文可知,反褶积方法对第一缺陷为离析、缩径、扩径的多缺陷桩基得到结果较理想,但对于第一缺陷为夹泥的桩第一缺陷多次反射波严重,且第二缺陷为缩径时判断不出,因此若第一缺陷为夹泥,应通过其他方法共同判断。对于桩基检测曲线的处理方法很多,小波分析是新兴的方法之一,为了验证反褶积方法的优越性,本文通过与小波处理结果的对比,说明了反褶积方法在使用过程中的简便和精确,是一种有研究前景的方法。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 课题研究的目的和意义
  • 1.3 国内外研究现状及分析
  • 1.3.1 桩基低应变反射波法研究现状及分析
  • 1.3.2 反褶积方法的研究现状及分析
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 第2章 有限元建模及反褶积方法实现
  • 2.1 引言
  • 2.2 应力波反射法测桩的基本原理
  • 2.3 反褶积原理
  • 2.3.1 反褶积时域方法
  • 2.3.2 反褶积频域方法
  • 2.4 建模及其反褶积处理流程
  • 2.4.1 ANSYS/LS-DYNA简介
  • 2.4.2 有限元模型的建立
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 反褶积方法适用性验证
  • 3.1 引言
  • 3.2 代表性模型的选择
  • 3.2.1 均匀设计原理
  • 3.2.2 基于均匀设计表选择模型
  • 3.3 适用范围的验证
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 反褶积在单缺陷桩基检测中的应用
  • 4.1 引言
  • 4.2 缺陷建模及其反褶积处理的几个问题
  • 4.2.1 常见缺陷类型及成因
  • 4.2.2 几个相关问题
  • 4.3 反褶积在单缺陷桩中的应用
  • 4.3.1 没有考虑土的单缺陷桩算例
  • 4.3.2 考虑了土的单缺陷桩算例
  • 4.3.3 反褶积方法在缺陷深度方面的分辨率验证
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 反褶积在多缺陷桩基检测中的应用
  • 5.1 引言
  • 5.2 多缺陷桩基应用
  • 5.2.1 第二缺陷为断裂的多缺陷桩基
  • 5.2.2 第一缺陷为扩径的多缺陷桩基
  • 5.2.3 第一缺陷为缩径的多缺陷桩基
  • 5.2.4 第一缺陷为离析的多缺陷桩基
  • 5.2.5 第一缺陷为夹泥的多缺陷桩基
  • 5.2.6 结果分析
  • 5.3 反褶积与小波分析对比
  • 5.3.1 检测结果的对比
  • 5.3.2 结果分析
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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