土阻尼系数对基桩质量检测影响的试验研究

论文摘要

桩基础在很多工程领域中有广泛的应用,如：高速铁路路基工程、铁路桥梁工程、高层建筑基础工程、码头和海洋平台工程等等。本文采用回传射线矩阵法并通过室内模型试验,对匀质土中全埋入完整桩、半埋入完整桩和半埋入单缺陷桩的瞬态响应及波形识别进行系统研究,并对桩-土相互作用土阻尼系数和半埋入单缺陷桩的缺陷类型和缺陷位置的判别进行研究。主要研究内容包括：1.依据桩-土相互作用模型,利用回传射线矩阵法,求得桩侧土和桩底土为匀质土桩顶在半正弦激振力作用下,半埋入单缺陷桩瞬态波动解。研究结果为：针对不同的室内模型试验,设定了相关的参数,满足了不同试验的参数要求。2.通过室内裸桩试验,研究桩身阻尼对桩顶速度波的影响。依据桩-土相互作用模型,求得桩侧土和桩底土为匀质黄河砂,桩顶在半正弦激振力作用下,全埋入完整桩瞬态波动解。进而,利用该瞬态波动解,通过理论分析和室内模型试验研究全埋入完整桩桩顶速度波衰减规律；拟合桩顶速度波时程曲线,得到全埋入完整桩桩侧土和桩底土的阻尼系数并分析阻尼系数变化规律；最后建立时间、波幅比和阻尼系数之间的相关关系,从而得到全埋入完整桩桩侧土和桩底土阻尼的分布情况。研究结果为：桩身阻尼可以忽略,试验拟合的阻尼主要是桩侧土和桩底土土层的阻尼；由试验得到了黄河砂不同相对压实对应的阻尼系数和刚度系数,并根据室内模型试验实际情况,给出了相应的建议值。3.依据桩-土相互作用模型,求得桩侧土为匀质湿陷性黄土,桩顶在半正弦激振力作用下,半埋入完整桩的瞬态波动解。通过室内模型试验,研究桩侧土在不同压实度、桩身不同埋深情况下半埋入完整桩桩身速度波衰减规律；拟合桩顶速度波时程曲线,得到半埋入完整桩桩侧土的阻尼系数并分析阻尼系数的变化规律；最后建立时间、波幅比和阻尼系数之间的相关关系,从而得到半埋入完整桩桩侧土阻尼的分布情况,为半埋入单缺陷桩缺陷位置和缺陷类型的量化分析提供可靠的参数。研究结果为：桩埋深越深,桩受周围土体作用越强,速度波能量耗散越大；由试验得到了不同埋深和不同压实度情况下桩侧湿陷性黄土的阻尼系数和刚度系数,为半埋入单缺陷桩缺陷量化分析提供了土性参数依据。4.依据桩-土相互作用模型,求得桩底土为匀质湿陷性黄土或盐渍土,桩顶在半正弦激振力作用下,完整桩的瞬态波动解。通过室内模型试验,研究桩底土在不同土质、不同压实度情况下完整桩桩身速度波衰减规律；拟合桩顶速度波时程曲线,得到完整桩桩底土的阻尼系数并分析阻尼系数的变化规律；最后建立时间、波幅比和阻尼系数之间的相关关系,从而得到完整桩桩底土阻尼的分布情况,为半埋入单缺陷桩缺陷位置和缺陷类型的量化分析提供可靠的参数。研究结果为：由试验得到了桩底湿陷性黄土或盐渍土的阻尼系数和刚度系数,为半埋入单缺陷桩缺陷量化分析提供了土性参数依据。5.依据桩-土相互作用模型,求得桩侧土和桩底土为匀质黄河砂,桩顶在半正弦激振力作用下,半埋入单缺陷桩的瞬态波动解。利用全埋入和半埋入完整桩桩身速度波衰减规律及桩侧土和桩底土阻尼系数分布情况,通过缺陷模型桩（扩颈、缩颈、离析）室内模型试验,实现用回传射线矩阵法理论对半埋入单缺陷桩浅部缺陷位置和缺陷类型的判定。6.总结了全文所做的工作和主要成果,并提出进一步研究的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 桩基完整性检测中桩-土相互作用土性参数的研究现状
• 1.3 基桩低应变检测信号处理研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 半埋入单缺陷桩回传射线矩阵法基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 回传射线矩阵法的基本原理
• 2.2.1 桩-土相互作用计算模型
• 2.2.2 基本假定
• 2.2.3 基本原理
• 2.3 室内模型试验参数设定
• 2.4 小结
• 3 全埋入完整桩桩侧土或桩底土为黄河砂的阻尼系数的试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 测定桩侧土和桩底土阻尼系数的室内模型试验
• 3.2.1 模型桩及试验设备
• 3.2.2 桩-土相互作用系统的室内模拟
• 3.3 室内模型试验结果分析
• 3.3.1 桩身阻尼对桩顶速度波的影响
• 3.3.2 桩侧土和桩底土的阻尼系数试验结果分析
• 3.4 小结
• 4 半埋入完整桩桩侧土为湿陷性黄土的阻尼系数的试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 桩侧土阻尼系数、刚度系数和桩埋深对桩顶速度波影响的理论分析
• 4.2.1 桩侧土阻尼系数对桩顶速度波的影响
• 4.2.2 桩侧土刚度系数对桩顶速度波的影响
• 4.2.3 桩埋深对桩顶速度波的影响
• 4.3 测定桩侧土阻尼的室内模型试验装置与方法
• 4.4 桩侧湿陷性黄土土阻尼系数的试验结果及分析
• 4.4.1 同一压实度不同桩埋深对桩顶速度波的影响
• 4.4.2 不同压实度同一埋深对桩顶速度波的影响
• 4.4.3 桩侧土埋深、压实度与波幅比的关系
• 4.5 小结
• 5 完整桩桩底土为湿陷性黄土或盐渍土的阻尼系数的试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 测定桩底土阻尼系数的室内试验装置与方法
• 5.3 桩底土为盐渍土或湿陷性黄土的阻尼系数的试验结果及分析
• 5.3.1 不同土质和不同压实度试验结果对比分析
• 5.3.2 盐渍土不同状态试验结果对比
• 5.3.3 桩底土不同压实度和波幅比的关系
• 5.3.4 反演桩底土的阻尼系数
• 5.4 小结
• 6 桩侧和桩底土为匀质黄河砂半埋入缺陷桩缺陷位置和缺陷类型分析
• 6.1 引言
• 6.2 匀质土中有一个缺陷的缺陷量化分析
• 6.3 半埋入单缺陷桩室内模型试验结果及分析
• 6.3.1 缺陷位置和缺陷类型的判断
• 6.3.2 缺陷程度的分析
• 6.4 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 引言
• 7.2 本文的主要成果
• 7.3 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间的研究成果