考虑桩土相互作用的低应变基桩缺陷的定量分析

为了在低应变条件下建立考虑桩土相互作用的基桩缺陷定量分析方法,研究了不同桩土相互作用阻尼系数时速度波沿桩身的衰减规律.应用一维波动理论求解了瞬态锤击作用下桩土相互作用的定解问题,得到了不同桩侧土阻尼系数时桩的速度响应,论证了速度波的衰减是时间和桩侧土阻尼系数的函数.利用速度波的衰减规律和缺陷处能量的分配规律,得到考虑了桩土相互作用影响的缺陷定量分析关系式.为了验证这个关系式的适用性,分别对完整桩、缩颈桩和扩颈桩进行了不同纵向应力下的模型试验.通过完整桩试验反演阻尼系数,利用得到的阻尼系数和缺陷桩桩顶速度响应曲线进行缺陷定量分析,结果得到的桩缺陷程度与实际缺陷程度基本一致,误差在6%以内.结果证明,缺陷定量分析关系式确定的桩缺陷程度与实际缺陷程度是基本一致的,建立的基桩缺陷定量分析方法是可行的.

饱和土剪切波速在基桩缺陷定量分析中的应用研究

在基桩缺陷定量分析中准确定量地描述桩土之间的相互作用是非常重要的。以黏滞阻尼器模拟桩土之间的相互作用,对6种饱和土进行了桩土相互作用模型试验和剪切波速试验。试验结果表明,可以对这些饱和土在土剪切波速与阻尼系数之间建立一致的相关关系。同样依据试验结果分析了试验阻尼系数和理论值的差别,得到了以剪切波速的函数表示的理论值修正系数。由桩身纵向振动响应解析解利用正交试验方法分析了阻尼系数、瞬态冲击力的脉冲宽度和幅值、桩弹性模量、桩密度、桩长以及桩截面积对速度波衰减过程的影响,确定了阻尼系数是影响速度波衰减的唯一显著因素,得到了速度波沿桩身的衰减规律。进而结合土剪切波速与阻尼系数之间的相关关系和桩身缺陷处的能量分配特性建立了利用土剪切波速和桩顶速度响应进行基桩缺陷定量分析的关系式。根据建立的关系式分析了利用剪切波速确定阻尼系数所带来的误差,结果证明由剪切波速最终得到的缺陷程度相对利用试验阻尼系数得到的结果误差一般在10%以内,所以利用剪切波速确定阻尼系数是可行的。

测定低应变桩土相互作用阻尼系数的试验方法

低应变桩土相互作用阻尼系数是进行基桩缺陷定量化分析的一个关键参数。利用瞬态激振作用时桩顶入射波与反射波之间的关系,提出了确定低应变桩土相互作用阻尼系数的方法。对砂土、粉土、粘土进行的试验结果表明,低应变桩土相互作用阻尼系数不是一个常数,它随桩侧土受到的上覆有效压力增加而增加。当桩侧土受到的上覆有效压力从30kPa增加到180kPa时,3种土的阻尼系数均增大了30%以上。同样应力条件下,砂土的阻尼系数最小,粉土次之,粘土最大。

桩土相互作用阻尼系数试验结果与其他结果的对比

当前如何考虑桩土之间的相互作用并将其定量化是限制基桩缺陷定量分析方法准确性的重要因素。低应变条件下将土对桩的作用以粘滞阻尼器考虑,通过桩土相互作用试验测定桩顶速度响应并结合理论分析结果确定桩侧土在不同状态下的桩土相互作用阻尼系数。在现有的一些研究中也有一些其他确定阻尼系数的方法,例如经过动力平衡分析得到桩侧土单位长度阻尼系数的理论表达式,实际测定表达式中各个参数即可确定相应阻尼系数;也有通过多次动静对比试验得到的阻尼系数经验值。由于各个阻尼系数定义并不相同,参考试验时的实际情况确定各个参数,进而将不同定义的阻尼系数转化为同一量纲,分析了不同阻尼系数的差距,发现通过多次动静对比试验得到的Case阻尼系数由于是在大应变情况下得到的,相对桩土相互作用试验得到的阻尼系数有较大差距,应用于低应变分析并不合适。而理论推导得到的阻尼系数相对试验结果虽然并不一致,但是他们之间存在一定的相关性,进而经过拟合分析发现两者之间的比值可以表示为剪切波速的函数。

路基压实度剪切波测试新技术

对含砂低液限粘土、含砂低液限粉土与低液限粘土3种土样采用重型击实试验的方法进行了土的干密度与剪切波速的对比试验。大量试验结果表明,路基土干密度与剪切波速存在显著的相关性,各种土质的干密度与剪切波速的关系模型各不相同,但都可以利用4种典型回归模型来描述。论证了路基表层土压实度可以代表本层的压实度,提出了利用直达剪切波检测路基干密度的新方法。最后应用"振三压三"的压实方法对所得模型进行验证,将按照模型用剪切波速计算得到的数据与灌砂法所得数据进行了比较。现场试验表明:通过建立具体工程的干密度与剪切波速的关系模型,采用直达剪切波速检测技术,可以较好地实现路基压实度的无损检测。

低应变条件下桩土相互作用的阻尼系数

低应变条件下桩土相互作用的阻尼系数是基桩缺陷量化分析的一个关键参数。为通过试验直接确定桩土相互作用的阻尼系数,建立桩土相互作用的定解方程,分析两端自由的摩擦桩在不同阻尼系数时的桩顶速度波时程变化,推导桩顶速度响应幅值比与阻尼系数之间的关系。在此基础上,选用6种桩侧土,针对土层饱和前、后两种状态,进行不同上覆有效应力作用下土层与桩相互作用的模型试验,确定桩侧土阻尼系数,研究阻尼系数随土性、土层上覆有效应力的变化。试验结果表明,6种桩侧土阻尼系数均随土层上覆有效应力增加而呈指数关系增加,不同土类指数关系中的系数不同;与饱和前的砂土与粉土阻尼系数相比,相同土层上覆有效应力下饱和后砂土与粉土的阻尼系数降低25%～60%;当土层上覆有效应力从85 kPa增加到850 kPa时,饱和粉质黏土的阻尼系数从250 s-1增加至890 s-1;当土层上覆有效应力从20 kPa增加到150 kPa时,饱和软黏土的阻尼系数从330 s-1增加至420 s-1。最后,将试验得到的阻尼系数与其他方法确定的阻尼系数进行比较,进一步说明通过试验测定桩土相互作用阻尼系数的必要性。

天津港智能化码头强夯处理地基承载力研究

强夯法一般对于粗颗粒土效果非常明显,但目前对于饱和软土的强夯法研究还比较少。本文结合前人研究成果,采用理论分析、室内试验和现场试验的方法,研究了强夯法对软粘土地基承载力的影响。本文提出了针对强夯法加固后形成的硬壳层地基承载力计算公式,并根据天津港地区北港池欧亚北侧地块场地的工程实例,验证了该方法的可行性和有效性。研究结果表明:适当控制强夯能量,强夯法可使土颗粒重新排列,抗剪能力提高,从而使地基得到加固。该研究为采用低能量多遍强夯加固饱和软粘土地基的方法提供了一定理论依据。

基于正交试验方法的速度波衰减规律研究

基桩检测中,为了进行基桩缺陷的定量分析,精确地描述速度波传播和衰减的过程是非常重要的。为了考虑桩土相互作用对速度波传播的影响,将桩侧土对桩的作用简化为粘滞阻尼器,建立了瞬态锤击作用下桩纵向振动的定解问题,进而依据定解问题的解析解分析速度波波幅比沿桩身的衰减过程。由于桩纵向振动的解析解是桩土相互作用阻尼系数、半正弦波的脉冲宽度、瞬态激振力幅值、桩弹性模量、桩密度、桩长以及桩身截面积等参数的函数,所以利用正交试验方法分析了不同参数对速度波沿桩身衰减过程的影响。分析结果表明,桩土相互作用阻尼系数是影响速度波衰减的显著因素,而其他因素对速度波衰减的影响不显著,进而依据这一结论建立了速度波波幅比随时间和阻尼系数衰减的关系式。