基于三維導波理論的碼頭樁基無損檢測方法的數(shù)值模擬研究.pdf

1、碼頭樁基作為碼頭上部結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu),對于碼頭的安全和穩(wěn)固至關重要。由于受到多種因素的不利影響,碼頭樁基可能出現(xiàn)斷裂、縮頸及擴徑等質(zhì)量隱患。所以,碼頭樁基的完整性無損檢測是一項十分重要的工作。
　　 但是,碼頭樁基完整性無損檢測遠比單樁完整性無損檢測復雜。尤其對樁頂與上部結(jié)構(gòu)固連為一體的碼頭樁基的無損檢測,因為受到上部結(jié)構(gòu)的強烈干擾,其完整性更是難以判斷。正是由于碼頭樁基完整性無損檢測的獨特性和復雜性,使其成為世界性的檢測難題,至

2、今仍未找到理想的解決方法。
　　 本文將碼頭樁基分為獨立樁、樁頂固連樁及樁頂非固連樁等三種類型,綜合運用三維導波理論、樁基動測技術、小波分析及有限元模擬,并結(jié)合現(xiàn)場測試,對碼頭樁基的無損檢測開展了一系列的研究工作,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1建立考慮梁板影響的多種條件下的碼頭樁基有限元仿真模型,并對其進行縱波檢測仿真研究,得出對滿足波長樁徑比λ/R≥10的碼頭獨立樁和樁頂非固連的碼頭樁基的縱波無損檢測,可參考單樁檢測的

3、規(guī)律;但樁頂固連的碼頭樁基的縱波無損檢測波形復雜難辨。
　　 2論文提出了一種針對樁頂固連的碼頭樁基的縱波無損檢測的新方法。并通過模擬曲線和實測曲線的較好擬合,表明數(shù)值模擬和檢測方法是可靠的,對提高碼頭樁基檢測結(jié)果的準確性具有較重要意義。
　　 3首次對多種類型的碼頭樁基的橫波檢測進行數(shù)值模擬研究。發(fā)現(xiàn)橫波檢測可以有效地避開上部結(jié)構(gòu)的干擾,檢測信號可以直接反映樁身完整型,但受樁周土的干擾較大,反射波衰減快。
　　

4、 4在結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的前提下,對比了碼頭樁基的縱波檢測和橫波檢測的波形、波速、衰減幅度、加載方式、缺陷敏感度和檢測精確度,指出了兩者在碼頭樁基檢測中的優(yōu)缺點,進而建議將兩者結(jié)合起來進行碼頭樁基的完整性無損檢測的觀點,并通過工程實例進行驗證。
　　 5從多個方面對碼頭樁基反射波的三維效應進行了研究,發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)總是在檢測信號中產(chǎn)生三維干擾,并且隨著樁徑的增大,三維效應會越明顯;相反,降低激振頻率和多點接收信號對減小三維效應有益。