浅谈基桩动测扭剪法仿真研究

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1、华中科技大学硕士学位论文基桩动测扭剪法仿真研究姓名：郭宝园申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王雪峰20090526华中科技大学硕士学位论文摘要基桩完整性检测中应力波反射法由于其操作简单方便且具有一定精度在实际测试中应用较广，其中以纵波法最为普遍。但实际测试发现纵波法有一定的局限性，如只能判断缺陷处截面面积相对变化而不能判断形状改变；对小缺陷不敏感，特别是浅部小缺陷存在测试盲区等。这些局限性使得由纵波法得到的基桩完整性检测结果的正确性和合理性在一定程度上受到质疑。扭剪法作为一种新兴测试方法在这些方面可以对应力波反射法做出很好的完善和补充。本文借助

2、于有限元分析软件COMSOLMultiphysics和ANSYS/LS-DYNA，以应力波理论为基础，对桩中扭剪波的传播进行三维动态仿真分析。首先对扭剪法的桩顶加载方式和接收方式加以讨论，将施加扭转力偶和横向单侧偏心敲击两种加载方式进行对比，分别讨论两者的最佳敲击点和接收点，对实际测试操作过程中敲击点和接收点的选择提出建议，并在一定程度上论证了实测时以横向单侧偏心敲击代替对测试设备和环境要求较高的扭转力偶的可行性。同时本文对扭剪法测试下形状因子进行讨论，将形状因子与缺陷截面极惯性矩相结合，进而考虑了形状因子与缺陷反射系数之间的关系，对扭剪波判别缺陷形状

3、方面的优势进行验证，并初步探讨了纵波扭剪波综合分析法中有关参数之间的关系。最后，在前人的研究基础上进一步探讨小缺陷的传播规律，对速度信号中小缺陷反射波的响应时间及速度幅值进行分析，并以工程实例验证。关键字：扭剪波完整性检测测试技术形状因子I华中科技大学硕士学位论文AbstractThemethodoflongitudinalwaveiswidelyappliedinpileintegritytestingbecauseofitsconvenientandprecision.However,inpracticalprojects,certainlimit

4、ationsexistinthismethod.Forinstance,itcandistinguishrelativechangesofdefectinsectionalareabutnotinshape.Besides,itisnotsensitivetosmalldefects,especiallytothoseofshallowpart.Itisjustbecausetheabovelimitationsthatthetestingresultsoflongitudinalwavearesometimesincredibletosomeexte

5、nt.Asanewapproachofpiledynamictesting,themethodoftorsionalwavecanmakeimprovementandsupplementinthisfield.Basedonthestresswavetheory,thisthesismakesthe3Ddynamicsimulationanalysisofthepropagationcharacteristicsoftorsionalwaveproducedintheprocessofpiletesting,bymeansofafiniteelemen

6、tmethodanalysissystem,COMSOLMultiphysicsandANSYS/LS-DYNA.Firstly,loadingandreceivingmethodsoftorsionalwavemethodaresystematicallystudiedasfollows:Acomparisonismadebetweentwodifferentloadingmethods,torsionalcoupleandhorizontalunilateraleccentricpercussion;optimalpositionforloadin

7、gandreceivingisdiscussedinordertogivesomesuggestionsontheselectioninactualproject;thefeasibilityisprovedthatreplacehorizontalunilateraleccentricpercussionwithtorsionalcoupleinsomesituations.Inaddition,shapefactorisdiscussed:Combinedwithpolarmomentofinertiaofdefectcross-section,i

8、tsrelationshipwithreflectioncoefficientisdiscus