基樁高應(yīng)變錘樁土相互作用機(jī)理及其模擬試驗(yàn)研究.pdf

1、本文在參考大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)基樁高應(yīng)變動(dòng)力試樁技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納和總結(jié)，針對(duì)目前基樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)中，對(duì)激振振源、錘—樁—土相互作用機(jī)理、管樁沉樁過(guò)程模擬及其承載力預(yù)測(cè)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(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法對(duì)基樁高應(yīng)變動(dòng)力測(cè)試技術(shù)中激振振源、錘—樁—土動(dòng)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(guò)程并對(duì)其承載力進(jìn)行預(yù)測(cè)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：
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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(dòng)測(cè)Case法相關(guān)理論基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)踐，應(yīng)用動(dòng)彈性理論，本文首先對(duì)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(dòng)測(cè)Case法檢測(cè)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(dòng)測(cè)中將錘—樁—土作為同一系統(tǒng)考慮的研究思路。
　　 2、通過(guò)對(duì)基樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)振源的分析與比較，針對(duì)基樁高應(yīng)變動(dòng)力試樁技術(shù)對(duì)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(dòng)力算法。不僅對(duì)基樁高應(yīng)變動(dòng)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(duì)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(dòng)力算法，對(duì)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(dòng)力算法在模擬柴油錘工作過(guò)程時(shí)相對(duì)于解析等算法更加精確，從而大大拓寬了高應(yīng)變動(dòng)力試樁技術(shù)的檢測(cè)范圍

4、并提高了模擬測(cè)試精度。
　　 3、針對(duì)基樁高應(yīng)變動(dòng)力試樁技術(shù)中對(duì)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(dòng)理論，建立了錘—樁—土的動(dòng)力響應(yīng)模型與算法，編制了相應(yīng)軟件—重錘樁巖土動(dòng)力響應(yīng)分析程序。不僅明確了選擇錘重和錘墊時(shí)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(shí)高應(yīng)變動(dòng)力試樁中尤其是大直徑混凝土灌注樁高應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)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(guò)對(duì)現(xiàn)有方法的分析與比較，針對(duì)目前基樁高應(yīng)變動(dòng)力試樁技術(shù)中對(duì)管樁沉樁過(guò)程模擬及其承載力預(yù)測(cè)的不足，基于錘—樁—土動(dòng)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(duì)柴油錘打樁過(guò)程進(jìn)行模擬試驗(yàn)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(guò)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(gè)系統(tǒng)包含兩種模型，發(fā)揮不同模型的優(yōu)勢(shì)，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(wú)法精確模擬實(shí)際打樁過(guò)程這一難題，相關(guān)軟件的開發(fā)亦填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
　　 模型樁、試驗(yàn)樁的試驗(yàn)分析及實(shí)際工程應(yīng)用表明：本文提出的在高應(yīng)變動(dòng)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(dòng)力試樁重錘及重錘性能分析方法、重錘樁巖土動(dòng)力響應(yīng)分析方法、錘擊管樁沉樁過(guò)程模擬及其承載力預(yù)測(cè)等方法是科學(xué)合理的，對(duì)于提升基樁