桩土阻尼作用下低应变法可测桩长的分析

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1、第29卷第5期2011年lO月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINA、k1．29No．5October20ll桩土阻尼作用下低应变法可测桩长的分析张献民，曹宗亮(中国民航大学机场学院，天津300300)摘要：低应变检测是桩身完整性检测的一种常用方法。桩土的阻尼作用是造成应力波传播过程中衰减的关键因素。利用一维波动理论，建立桩土相互作用的方程，得到了波幅比与桩长、波速等因素的关系，进而得到检测中可测得的最大桩身长度范围。同时，利用ANSYSLS—DYNA进行模拟，从而验证了波在

2、桩身传播过程中的衰减特性和计算所得结果的正确性．为该方法的克服局限的进一步研究起到一定的参考作用。关键词：低应变法；桩身完整性检测；可测桩长；桩土阻尼中图分类号：TU473文献标志码：A文章编号：1674—5590(2011)05一0046一04MeasurableLengthofPileUnderActionofPile-SoilDampingbyMethodofLowStrainTestingzHANGXian-min．CA0Zong-liang(Airport∞讹伊，CAUC，Tianjin300300，China)Abst

3、ract：Lowstraintestingisoneofthemostpopularmethodsintheareaofpileintegrityinspection．Thepile-soildampingisthechiefreasonthatleadstothedecayofstresswaveenergy．Pile-soileffectmodelisestablishedbasedontheone-dimensionalwavetheory，andtherelationshipofamplituderatioandpilel

4、engthsisgot，theme鹊urablelengthsindifferentkindsofsoilarecalculated．Ansysls-dynaisusedtosimulatetovalidatethewavetransmissiondecayinthepiles．ThisstudyCalldofavorableeffecttothefurtherstudyonovercomingthelimitationoflowstraintesting．Keywords：lowstrmntesting；pileintegrit

5、ytest；measurablelength；pile-soildamping低应变反射法是在桩身完整性检测中应用最为普遍的一种动力检测方法。由于其分析理论和实践应用都较为成熟，操作方法简便，分析结果直观，从而被大多数检测人员广泛地应用在桩基检测领域【11。然而，应力波在桩身传递过程中由于能量的衰减，从而使低应变检测方法在对长度较大的基桩进行完整性检测时受到一定限制。本文利用一维波动理论，建立桩土相互作用的方程，得到了波幅比与桩身长度呈一定的反比关系，并通过计算得到低应变检测的可测桩长范围。通过AnsysLs—Dyna进行模拟，验

6、证了计算分析的正确性。1可测桩长的计算分析本文的研究对象为长度较大的灌注桩，作为摩擦桩处理，忽略桩底土作用。为了便于分析，忽略桩身材料的阻尼作用，同时，对低应变条件下桩土相互作用系统做如下假设：桩视为一维弹性直杆，在桩侧土均匀的条件下，桩周土对桩的作用简化为开尔文力学模型，即土对桩的作用用一个线性弹簧和线性阻尼器并联的方式共同作用，其中分布弹簧刚度系数为后。，分布阻尼系数为％。而桩身应力波的衰减几乎不受桩侧土刚度的影nl甸t21，因此，忽略桩土刚度比的影响，而只考虑桩侧土的阻尼作用。假设桩长为￡，在桩顶施加的脉冲力为p(t)，其对

7、应的定解问题如下口2掣：掣+帮唑也OxOtu(戈，￡)I间=o，旦学I；：。=oo≤菇≤￡(1)掣b剐吣)等，掣bm力珈≥。收稿日期：2010一ll一15：修回日期：2011-02—28基金项目：河北省交通科学基金项目(y-2010112)作者简介：张献民(1959一)，男，河北邢台人，教授，博士，研究方向为岩土工程无损检测技术．第29卷第5期张献民，曹宗亮：桩土阻尼作用下低应变法可测桩长的分析——47—．式中：t，为桩身的波速(m／s)，且秽=何，其中P为桩身的密度(kg／m3)；u为桩身质点的位移；E为桩的弹性模量(kPa)；

8、口为桩土相互作用的等效阻尼系数，且有卢=％·S，捌，其中S为桩周长，A为桩身截面积，％为土体单位面积上的粘滞阻尼系数(N·s／m，)，、fposinot0≤￡≤rp。。’2Iot≥T式中：r为脉冲宽度。1．1桩土阻尼系数与波幅比的关系在桩侧土为均质