基樁高應(yīng)變錘樁土相互作用機(jī)理及其模擬試驗研究.pdf

1、本文在參考大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對基樁高應(yīng)變動力試樁技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和總結(jié)，針對目前基樁高應(yīng)變動測中，對激振振源、錘—樁—土相互作用機(jī)理、管樁沉樁過程模擬及其承載力預(yù)測缺乏有效分析手段的現(xiàn)狀，采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗相結(jié)合的研究方法對基樁高應(yīng)變動力測試技術(shù)中激振振源、錘—樁—土動力響應(yīng)理論以及應(yīng)用相關(guān)研究成果模擬管樁沉樁過程并對其承載力進(jìn)行預(yù)測的方法開展了系統(tǒng)的研究，本文的研究取得了如下主要成果：
　　 1

2、、參照作者及其他學(xué)者的相關(guān)研究成果，基于基樁高應(yīng)變動測Case法相關(guān)理論基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)踐，應(yīng)用動彈性理論，本文首先對瞬態(tài)沖擊荷載作用下樁土相互作用模型進(jìn)行了總結(jié)，分析了基樁高應(yīng)變動測Case法檢測基樁承載力、完整性、樁身應(yīng)力、打樁能量及打樁效率的基本原理，歸納了Case法的相關(guān)子方法，并提出了在高應(yīng)變動測中將錘—樁—土作為同一系統(tǒng)考慮的研究思路。
　　 2、通過對基樁高應(yīng)變動測振源的分析與比較，針對基樁高應(yīng)變動力試樁技術(shù)對激振振源

3、研究的不足，基于碰撞錘擊模型解析算法，首次提出了特大型組合式重錘的概念及柴油錘激振模型優(yōu)化仿真算法—熱動力算法。不僅對基樁高應(yīng)變動力試樁各種錘型開展了全面、系統(tǒng)的研究，更重要的是首次提出“雙彈簧”等力學(xué)模型對特大型組合式重錘的性能進(jìn)行了深入的分析；基于解析及熱動力算法，對柴油錘的工作機(jī)理進(jìn)行了研究。證明了特大型組合式重錘的科學(xué)性、安全性及熱動力算法在模擬柴油錘工作過程時相對于解析等算法更加精確，從而大大拓寬了高應(yīng)變動力試樁技術(shù)的檢測范圍

4、并提高了模擬測試精度。
　　 3、針對基樁高應(yīng)變動力試樁技術(shù)中對錘—樁—土相互作用機(jī)理缺乏正演分析手段的現(xiàn)狀，基于一維桿件相關(guān)波動理論，建立了錘—樁—土的動力響應(yīng)模型與算法，編制了相應(yīng)軟件—重錘樁巖土動力響應(yīng)分析程序。不僅明確了選擇錘重和錘墊時需要考慮的各種因素及其主次關(guān)系。更重要的是可更加接近樁土實(shí)際力學(xué)性狀辨識高應(yīng)變動力試樁中尤其是大直徑混凝土灌注樁高應(yīng)變動力試驗中影響承載力的各種因素，如錘重、落距、土阻力分布、樁側(cè)土彈限、

5、樁端土彈限、樁墊剛度等。從而為分析錘—樁—土相互作用機(jī)理提供了一種有效的正演分析方法。
　　 4、通過對現(xiàn)有方法的分析與比較，針對目前基樁高應(yīng)變動力試樁技術(shù)中對管樁沉樁過程模擬及其承載力預(yù)測的不足，基于錘—樁—土動力響應(yīng)理論的相關(guān)研究成果，首次采用改進(jìn)的連續(xù)桿件模型與優(yōu)化的離散質(zhì)彈模型相結(jié)合的方法對柴油錘打樁過程進(jìn)行模擬試驗研究并編制了相應(yīng)程序軟件。不僅可以模擬實(shí)際打樁過程中錘、樁、土的相互作用，更重要的是用數(shù)值模擬的方法實(shí)現(xiàn)一

6、個系統(tǒng)包含兩種模型，發(fā)揮不同模型的優(yōu)勢，將兩種模型進(jìn)行良性銜接的解決方案。解決了目前純數(shù)值解析算法無法精確模擬實(shí)際打樁過程這一難題，相關(guān)軟件的開發(fā)亦填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
　　 模型樁、試驗樁的試驗分析及實(shí)際工程應(yīng)用表明：本文提出的在高應(yīng)變動力試樁技術(shù)中將錘—樁—土作為同一系統(tǒng)考慮的研究思路、特大型組合式高應(yīng)變動力試樁重錘及重錘性能分析方法、重錘樁巖土動力響應(yīng)分析方法、錘擊管樁沉樁過程模擬及其承載力預(yù)測等方法是科學(xué)合理的，對于提升基樁