码头混凝土桩无损检测数值研究

《码头混凝土桩无损检测数值研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第37卷第11期北京工业大学学报Vo1．37NO．112011年11月JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYNOV．201l码头混凝土桩无损检测数值研究季勇志，王元战，王立强(1．天津大学建筑工程学院，天津300072；2．中交广州航道局有限公司，广州510221；3．海军工程大学天津校区，天津300450)摘要：采用在桩侧施加竖向脉冲荷载的激振方式，对码头混凝土桩的无损检测进行仿真分析，得到仿真检测信号．通过信号处理，获取反映码头混凝土桩的完整性特征的滤波信号，并根据滤波信号对混凝土桩的完整性进行判定．最后

2、将仿真分析曲线与实测曲线进行对比，一致性较好，表明该码头混凝土桩检测方法是可靠的，对提高码头混凝土桩无损检测的准确性具有重要意义．关键词：码头；混凝土桩；无损检测；信号处理中图分类号：Tu753文献标志码：A文章编号：0254—0037(2011)11—1729—04码头混凝土桩是组成码头桩基结构的重要构件，支撑着整个码头的上部结构和上面的人员以及各种物品的重量．在使用中，由于遭受大型船只的撞击、海啸的冲击和地震的破坏，导致部分混凝土桩出现裂缝甚至断裂等桩身缺陷．为确保码头安全，必须检测码头混凝土桩的完整性．采用低应变法检测码头混凝土桩的完整性时

3、，码头的上部结构不宜拆除．受到上部结构约束的码头混凝土桩的检测比无上部结构的混凝土桩的检测更加复杂“．因为检测时不仅要解决在桩顶上无法直接施加激振脉冲的问题，而且要排除上部结构的干扰信号．这就构成了码头混凝土桩无损检测的独特性和复杂性，成为桩基检测行业的技术难题．所以，对码头混凝土桩的无损检测进行仿真分析和方法研究，具有实际的工程意义．1码头混凝土桩的无损检测1．1码头单桩的无损检测码头单桩指打桩后不久的码头混凝土桩，无上部结构．由于是预制桩，一般不考虑单桩桩身的缩颈或扩颈缺陷．但是，一些码头单桩在受到停靠船只的严重撞击后可能出现桩身断裂的缺陷．

4、在不考虑桩周土体的影响下，对0．4inx0．4m×20In的码头完整单桩采用低应变法进行检测．桩顶的瞬态纵向激振力采用升余弦脉冲p(t)模拟)：J专(1-cos争)(1)【0t<0或t>T式中，，为激振力的冲量，0．5N·s；T为作用时间，取1．0ms．仿真求解得到桩顶质点的纵向速度一时程检测信号如图1所示．从图中可以清楚地看到桩底反射信号，由于在振动中激振能量的衰减，导致桩底反射峰值小于开始的激振脉冲峰值．收稿13期：2009—10—19．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．50779043)．作者简介：季勇志(1973一)，男，石家庄人

5、，博士研究生，工程师通信作者：王元战(1958一)，男，天津人，教授，博士生导师．北京工业大学学报1．2码头桩基的无损检测码头桩基结构有限元模型如图2所示，面板、纵上部结构(包括面板和纵横梁)横梁、桩帽和基桩连接为一个整体．码头桩基结构的混凝土桩(桩的顶部有桩帽)外形尺寸和材料参数见表1．《港口工程桩基动力检测规程》(JTJ249-2001)桩侧土第4．3．6条规定：上部有承台桩的检测，可采用桩侧竖向激振或承台面桩内范围重锤竖向激振，并采用桩侧安装加速度传感器接收信号的方法进行．所以，可桩底土采用桩侧竖向激振的方式进行码头混凝土桩的无损检测．在距

6、桩顶1m的桩身上植入刚度匹配的连接块。。，然后在桩侧施加P(t)对码头混凝土桩进行无图2码头桩基结构模型Fig．2Wharfpilefoundationmodel损检测．表1码头桩基结构的外形尺寸和材料参数Table1Sizeandmaterialparametersofthewharfpile~undation对于桩身完整的情况，仿真分析得到的纵向速度一时程检测信号如图3．对于桩身有缩颈缺陷的情况，将缩颈缺陷定义在距桩底3m处(向下长度为3m)，仿真分析得出的纵向速度一时程检测信号如图4．从图3、4的检测信号中，可以看到靠近桩顶的类似扩颈现象的

7、反射信号，这是由上部结构的干扰所致．但从图4很难直接确定缩颈反射的具体位置．f量吕三吕＼}ms图3码头混凝土完整桩的检测信号P图4码头混凝土缩颈桩的检测信号PFig．3TestsignalP2ofthewharfconcretepileFig．4TestsignalP3ofthewharfconcreteneckedpile1．3码头桩基检测的信号处理为了更加准确地判定码头混凝土桩的完整性，对上述码头混凝土桩检测信号进行了信号处理．首先，从码头混凝土完整桩的检测信号P中分离无土完整单桩的检测信号P，得到上部结构和土的干扰信号P，见图5．其次，从码

8、头混凝土缩颈桩的检测信号P，中分离P，得到码头混凝土缩颈桩的滤波信号P，见图6．最后，根据P判定缺陷桩的缺陷类型为缩颈，并且达到速度波第