单桩承台及双桩承台中基桩的低应变检测研究

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随着高层建筑、桥梁、铁路、高速公路、海上平台的不断兴建,带有承台的基桩应用越来越广泛。一方面,由于施工进度的要求,部分基桩在没有完成完整性检测的情况下,提前做好承台;另一方面,由于地震、滑坡等自然灾害以及车船撞击等人为事故,使得有承台的基桩可能受到损坏,需要对其安全性进行评估。同时,在经济社会高速发展数十年之后,先前修筑的很多桥梁、码头及其他建构筑物的桩基均已服役很长时间,由于腐蚀、耐久性等问题而不免产生缺陷,承台桩基作为此类建筑物的主要受力构件,在长期受到外界荷载影响下也可能受到损害,因此,亟需重视其在长期使用期间内的完整性评估。本文基于单桩低应变反射波法的基本原理,采用有限元模拟的方法,研究了该方法在考虑承台时基桩完整性检测中的应用。主要研究内容包括:(1)系统介绍基桩动测技术在国内外的发展和研究现状。基于一维波动理论,推导了应力波在承台-桩系统的低应变完整性量化公式以及判定依据。(2)建立单桩情况下低应变反射波法的数值分析模型,通过对实际工程中的检测结果进行比对,验证了采用有限元方法模拟低应变反射波法的有效性,研究了在阻抗变化情况下,完整桩、缩颈桩、扩颈桩中应力波的传播特性。(3)建立了“承台-单桩”和“承台-单桩-土”数值模型,利用滤波方法成功识别出有承台的桩基缺陷的位置。研究了“承台-单桩”模型中的激励作用对检测结果的影响,通过对激励作用的参数分析,确定了激励作用的位置、范围和时长的合理范围,并将研究成果应用于桩体不同深度缺陷位置的识别和桩周土体对检测效果影响的分析。(4)研究了考虑承台的双桩结构有效检测方法,提出了应该在双桩的桩心同时施加激励作用,才能有效地识别桩体是否存在缺陷以及缺陷所在位置的方法。基于上述的研究可见,本文所提方法具有较大的适用范围,能在实际工程中加以应用,并具有一定的可靠性。
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