高应变曲线拟合法在PHC管桩检测中的研究

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桩基础目前在工程中的应用日益广泛,由于桩基础属于隐蔽工程,桩基础的设计、计算、施工、检测等方面往往比上部建筑结构更加复杂,因此,桩基的质量检测成为了工程质量控制的一个重要组成部分,单一的静载法日益显得无法满足桩基工程质量诊断的需要,因此高应变法被大量用来检测桩基工程质量。本文在前人研究的基础上,结合高应变试验,对高应变CSAE法的阻尼系数和高应变曲线拟合法的参数进行了深入的研究,通过破坏性静载荷试验对高应变CSAE法和高应变曲线拟合法的准确性进行了验证,并提出了两种持力层下CASE系数的取值范围。主要研究成果和结论如下:(1)总结了杆的一维波动方程、波动方程的解。对无限杆长、有限杆长、变阻截面、摩阻力杆等情况分类和讨论,为桩基高应变法的研究提供了严格的理论依据。(2)研究了高应变检测法的三种分析计算方法:SMITH法、CASE法、曲线拟合法,并对三种方法的基本原理、技术方法以及桩—土模型做出总结。(3)采用高应变试验,对试验场地内的九根桩PHC管桩的高应变实测曲线进行拟合,并计算出了相应的单桩极限承载力。分别单独改变曲线拟合法模型的相关参数,进行计算,得到某个参数对计算曲线产生的影响及其变化规律。(4)对于高应变CASE法,通过PHC管桩的静动对比试验,得到不同持力层CASE阻尼系数的最优值。(5)对于高应变曲线拟合法法,通过PHC管桩的静动对比试验,高应变曲线拟合法的精确度相对较为准确。该试验证明,高应变动力测试法能够有效的补充,甚至部分取代传统静载荷试验。
中文摘要第3-4页
Abstract第4-5页
第一章 绪论第10-14页
    1.1 PHC管桩的概述第10页
    1.2 高应变法在PHC管桩检测的理论与实际意义第10-11页
    1.3 高应变法的研究现状第11-13页
        1.3.1 国外研究现状第11页
        1.3.2 国内研究现状第11-13页
    1.4 研究的主要内容第13-14页
第二章 桩基承载力检测的方法及应力波理论基础第14-31页
    2.1 承载力检测的方法的概述第14页
    2.2 单桩竖向静载荷试验原理第14-17页
        2.2.1 单桩竖向静荷载试验的分类第14-15页
            2.2.1.1 设计参考性竖向静载荷试验第15页
            2.2.1.2 检验性竖向静载荷试验第15页
            2.2.1.3 研究性静载荷试验第15页
        2.2.2 单桩的常见破坏模式第15-16页
            2.2.2.1 桩身材料破坏第16页
            2.2.2.2 桩端土整体剪切破坏第16页
            2.2.2.3 刺入剪切破坏第16页
            2.2.2.4 桩侧纯剪切破坏第16页
        2.2.3 试验加卸载方法第16-17页
        2.2.4 终止加载条件第17页
        2.2.5 静载试验的特点第17页
    2.3 应力波理论基础第17-29页
        2.3.1 杆的一维波动方程第17-19页
        2.3.2 波动方程解第19-29页
            2.3.2.1 无限杆长第19-23页
            2.3.2.2 有限杆长第23-25页
            2.3.2.3 变阻截面中波的传播第25-28页
            2.3.2.4 杆侧摩阻力的传播第28-29页
    2.4 小结第29-31页
第三章 高应变检测法第31-61页
    3.1 仪器设备第31-34页
        3.1.1 锤击设备第31-32页
            3.1.1.1 预制桩打桩机设备第32页
            3.1.1.2 自制锤击设备第32页
        3.1.2 传感器第32-33页
            3.1.2.1 应变式力传感器第32-33页
            3.1.2.2 加速度传感器第33页
            3.1.2.3 传感器的安装第33页
        3.1.3 高应变动测仪第33-34页
        3.1.4 贯入度测量第34页
    3.2 高应变法概述第34-35页
    3.3 SMITH法第35-38页
        3.3.1 土阻力模型第35-36页
        3.3.2 垫层模型第36页
        3.3.3 数值推导第36-38页
    3.4 CASE法第38-47页
        3.4.1 CASE法基本公式第38-42页
        3.4.2 CASE法单桩承载力的推导第42-44页
        3.4.3 CASE法桩侧摩阻力第44页
        3.4.4 CASE法的修正算法第44-47页
            3.4.4.1 最大阻力法(RMX法)第45页
            3.4.4.2 最小阻力法(RMN法)第45页
            3.4.4.3 负阻力修正法(RSU法)第45-46页
            3.4.4.4 自动法(RAU和RA2法)第46-47页
    3.5 CAPWAP法第47-60页
        3.5.1 桩力学模型第47-52页
            3.5.1.1 连续杆件模型第47-50页
            3.5.1.2 桩的接缝松弛模型第50-51页
            3.5.1.3 桩身材料阻尼第51-52页
        3.5.2 土力学模型第52-58页
            3.5.2.1 桩侧土模型第52-54页
            3.5.2.2 桩端土模型第54-57页
            3.5.2.3 辐射阻尼模型第57-58页
        3.5.3 高应变曲线拟合法的拟合过程第58-60页
            3.5.3.1 拟合算法解析第58页
            3.5.3.2 拟合计算步骤第58-59页
            3.5.3.3 拟合收敛标准第59-60页
    3.6 小结第60-61页
第四章 高应变试验及参数对计算曲线影响规律研究第61-85页
    4.1 试验概况第61-62页
    4.2 地质情况第62-64页
    4.3 试验方法及依据第64-65页
        4.3.1 试验设备第65页
        4.3.2 试验方法及原理第65页
        4.3.3 信号的选取第65页
    4.4 曲线拟合图第65-75页
    4.5 参数研究第75-84页
        4.5.1 桩侧土卸荷水平U_(nld)对计算曲线的影响及变化规律第76-77页
        4.5.2 桩端土弹限Q_(loe)对计算曲线的影响及变化规律第77-78页
        4.5.3 桩侧土弹限Q_(skn)对计算曲线的影响及变化规律第78-79页
        4.5.4 桩侧卸荷弹性系数C_(skn)对计算曲线的影响及变化规律第79-80页
        4.5.5 桩端卸荷弹性系数C_(loe)对计算曲线的影响及变化规律第80-81页
        4.5.6 桩侧阻尼系数J_(skn)对曲线的计算影响及变化规律第81-82页
        4.5.7 桩端阻尼系数J_(loe)对计算曲线的影响及变化规律第82-83页
        4.5.8 土塞重量P_(lug)对计算曲线的影响及变化规律第83-84页
    4.6 小结第84-85页
第五章 静动试验对比第85-100页
    5.1 试验概况第85页
    5.2 静载荷试验第85-96页
        5.2.1 试验加载装置第85-86页
        5.2.2 单桩竖向抗压极限承载力确定第86-87页
        5.2.3 试验结果分析第87-96页
    5.3 高应变CASE与静载荷试验的对比分析第96-97页
    5.4 高应变曲线拟合法与静载荷试验结果的对比分析第97-98页
    5.5 小结第98-100页
第六章 总结第100-102页
    6.1 结论第100-101页
    6.2 建议第101-102页
参考文献第102-105页
致谢第105-106页
个人简历第106页
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