浅论基桩动测中的振源特性仿真研究

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1、华中科技大学硕士学位论文基桩动测中的振源特性仿真研究姓名：丁伟刚申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王雪峰2010-11-09华中科技大学硕士学位论文摘要基桩的动测过程由多个环节构成，振源是其中一个十分重要的环节，决定着基桩完整性检测效果的好坏。当前国内外对基桩动测中的振源特性的研究大多通过现场和室内试验，尚缺乏较为系统的理论分析和数值仿真计算，本文借助于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对完整桩和缺陷桩中的振源特性进行数值仿真分析，总结与归纳出在基桩动测实践中证实了的振源特性及激振锤与桩之间的匹配规律。论文首先推导了基桩

2、低应变检测时锤击激振力脉冲的解析解，并对解析解进行了探讨，定性分析了各因素对其的影响；接着，建立锤击响应仿真计算模型，与应力波反射法理论值进行了分析比较，证明了锤击效应模型的正确性；在此基础上，考虑土的作用，对完整桩中的振源特性及激振锤与桩之间的匹配规律进行了分析研究，讨论了激振锤碰撞速度、锤垫厚度与刚度、桩长、桩径及桩土间相互作用等因素对锤桩匹配的影响，结合激振力解析解，总结出相应的规律，对激振锤的使用提出了相应的建议；然后分析了深部单一缺陷桩、多缺陷桩、浅部小缺陷桩中的振源特性及锤桩之间的匹配规律，最后讨论了缺陷的径向和轴向尺寸变

3、化对锤桩匹配的影响。本文就基桩动测中的振源特性及锤桩的匹配规律进行了较深入的仿真分析研究，具有一定的理论和工程实践指导意义。关键词：激振锤基桩动测激振力脉冲宽度缺陷桩仿真分析I华中科技大学硕士学位论文AbstractAmongalltheinfluencingfactorsduringthepileintegritytest,thevibrationsourceistheoneofgreatimportancethatmaytosomeextentdeterminetheeffectofthetestingresults.Forthe

4、researchonthecharacterizationofthevibrationsource,theneedforsystematictheoreticalanalysisandnumericalsimulationhasbeengreatlydrivenbytheirabsence,sincemostoftheresearchwaspreviouslyconductedbythein-situandlaboratoryexperiments.Inthisthesis,numericalsimulationhasbeencond

5、uctedbythesoftwarepackageANSYS/LS-DYNAtostudythevibrationsourcecharacteristicsforboththeintegralanddefectpiles,andconclusionshavebeenmadeforthematchingpropertiesbetweenthehammerandthepile.Ananalyticalsolutionwasdeducedforthepulseofthestresswavethatinitiatedbythehammer,a

6、ndthissolutionwasthenqualitativelyanalyzedwhenvaryingdifferentinfluencingfactors.Inadditiontotheanalyticalanalysis,numericalmodelingwascarriedoutbysimulatingtheharmerstrikingprocess,theresultfromwhichwassubsequentlycomparedwiththepreviouslydeducedanalyticalsolutionandfo

7、undtobenostatisticaldifference,suggestingthevalidityofthismodel.Bytakingthesoileffectintoconsideration,thisvalidatedmodelwasfirstlyadoptedtostudytheintegralpileonitsvibrationsourcecharacteristicsandmatchingpropertiesbetweenthehammerandthepile,duringwhichavarietyoffactor

8、sthatmayinfluencethematchingpropertieswerestudied,i.e.,thestrikingvelocityofthehammer,thethicknessandstiffness