基桩高应变动测分析方法及应用研究

发布时间：2017-09-03 10:18

  本文关键词：基桩高应变动测分析方法及应用研究

  更多相关文章： CASE法 桩侧阻尼 曲线拟合法 动静对比 拟合参数

【摘要】：桩基础是我国工程建设中最常见的一种基础形式。由于桩基工程属于地下或水下高度隐蔽工程,其质量受工程地质条件、施工工艺等诸多因素影响,相对难以控制,更加容易存在安全隐患。桩基础若不慎出现质量问题,修缮与加固的难度不言而喻,后果也不堪设想。因此,桩基检测是桩基工程中一个必不可少的关键环节。基桩承载力高应变动测法是采用重锤敲击桩顶施加瞬时荷载,产生向桩身下部传播的应力波及充盈的桩土位移,以激发桩周土阻力和桩端阻力的一种动力检测方法。它不仅能对基桩桩身结构完整性进行检测,而且还可以判定基桩竖向极限承载力,能够对整个桩基工程质量作出全面合理的描述。对高应变动测法的研究一直是桩基检测研究的热点,高应变动测法作为一种经济、高效且相对可靠的基桩质量检测技术,虽然已在国内外得到了广泛的认可与工程应用,但是其依旧处于不断完善和提升阶段,尚有很多问题有待解决,尤其以灌注桩承载力的激发标准及动阻力的剔除最为棘手,另外,有效消除主观经验参数造成的基桩承载力结果的不确定性也是难点。因此,对高应变动测法开展进一步的理论研究与实践分析的理论意义及工程应用价值极其显著。研究和解决工程应用中出现的问题,进一步改进高应变动测技术以提高检测水平及判定的准确性也刻不容缓。本文以对高应变动测法理论基础、模型假定及计算原理等几个方面的分析为锲入点,研究其改进方向及工程应用问题,主要内容可分为四部分:第一部分:本部分主要详细介绍了高应变动测法的波动力学基础,阐述了一维波动方程的推导及求解过程,并对应力波在杆件中的传播规律及桩周土阻力对桩身传播应力波的影响等进行了简单介绍;第二部分:对高应变CASE法的基本假定、计算原理及基桩承载力确定公式进行了深入分析,指出了CASE法在理论假设上的缺陷及工程应用中的局限性;根据桩周土阻力将使应力波在沿桩身传播时发生指数衰减的规律,在忽略桩侧、桩尖土动阻力作用方式差异的基础上,考虑桩侧阻尼的影响,对CASE法承载力公式进行改进,运用MATLAB编辑了承载力修正公式,并加以实例验证,结果表明其对灌注摩擦桩CASE法承载力的修正效果显著,有效降低了动静对比误差。第三部分:对高应变曲线拟合法进行了详细介绍,阐述了拟合法的桩土体系模型、计算原理、拟合计算过程及其在理论和应用方面存在的不足;收集整理了数百个CASE法、拟合法动静对比样本,并进行了统计对比与线性回归性分析,研究探讨两种方法在工程实践中的准确性问题。结果显示拟合法动静对比样本更收敛,离散程度更低,线性相关性更好,拟合法承载力与静载极限荷载的整体吻合度更高,总体而言,拟合法要优于CASE法。第四部分:采用CASE法和拟合法对某灌注桩工程实例进行分析,确定基桩承载力,并通过与静载试验对比,探讨两种方法在灌注桩工程中的适用性、可靠性,对比发现拟合法的适用性更强;另外,在缺乏地区经验情况下,利用曲线拟合法确定了某场地CASE阻尼系数的取值范围,为类似工程提供参考;讨论了高应变动测法的部分常见问题及应对方法,着重分析了拟合桩土参数对拟合曲线的影响特征。
【关键词】：CASE法 桩侧阻尼 曲线拟合法 动静对比 拟合参数
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 注释说明清单15-16
• 第一章 引言16-22
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 国内外的研究现状17-18
• 1.3 优点与存在的问题18-19
• 1.3.1 高应变动测法的优点18-19
• 1.3.2 存在的问题19
• 1.4 本文的研究意义及目的19-20
• 1.5 本文的研究内容及方法20-22
• 1.5.1 本文的主要内容20-21
• 1.5.2 本文的方法思路21-22
• 第二章 高应变动测法的理论基础22-33
• 2.1 一维波动方程22-24
• 2.1.1 波动方程的推导22-23
• 2.1.2 波动方程的通解23-24
• 2.2 下行波和上行波24-26
• 2.3 应力波沿杆件传播的特征26-29
• 2.3.1 应力波在自由端和固定端的反射26-27
• 2.3.2 桩身阻抗变化时的传播特征27-29
• 2.3.3 桩侧摩阻力的影响29
• 2.4 桩周土阻力对桩身传播应力波的影响29-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 高应变CASE法的研究与工程应用33-53
• 3.1 桩土基本模型33-34
• 3.1.1 基桩模型33
• 3.1.2 土的动静力模型33-34
• 3.2 CASE法确定基桩承载力34-37
• 3.3 CASE法的局限性及改进37-42
• 3.3.1 CASE法的局限性37-38
• 3.3.2 CASE法的改进38-42
• 3.4 工程实例分析42-52
• 3.4.1 灌注摩擦桩42-49
• 3.4.2 端承桩49-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 曲线拟合法的研究与工程应用53-78
• 4.1 基本模型53-59
• 4.1.1 桩身混凝土本构模型53-55
• 4.1.2 桩土本构模型55-59
• 4.2 基本计算方案59-61
• 4.3 计算过程61-62
• 4.4 曲线拟合法存在的问题62-63
• 4.5 动静对比统计分析63-67
• 4.5.1 动静对比的必要性63
• 4.5.2 统计分析结果63-67
• 4.6 工程实例分析67-77
• 4.6.1. 拟合法与CASE法在灌注桩中的应用对比67-72
• 4.6.2 拟合法确定CASE阻尼系数72-77
• 4.7 本章小结77-78
• 第五章 高应变动测法常见问题讨论78-88
• 5.1 关于承载力的激发问题78-79
• 5.2 关于承载力的高估问题79
• 5.3 力信号缺失的承载力估算问题79-80
• 5.4 拟合参数的影响及取值范围问题80-87
• 5.4.1 桩土参数对拟合效果的影响80-85
• 5.4.2 拟合参数的取值范围85-87
• 5.5 本章小结87-88
• 第六章 总结与展望88-90
• 6.1 总结88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-93
• 致谢93-94
• 附录94-107
• 作者简介及读研期间主要科研成果107

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本文编号：784418