码头桩基纵波检测的仿真研究

摘要：桩基作为建筑物上层建筑的支撑，对建筑物的安全和坚固性至关重要。由于许多不利因素的影响，底座基础可能存在断裂、收缩和直径增大等质量问题。因此，桩基的无损检测是一项非常重要的工作。然而，桩基的无损检测比单个桩基的无损检测复杂得多。特别是屋顶与上部结构紧密相连的桩基础的无损检测，由于其完整性受到上部结构的严重干扰，难以进行评估。由于桩基无损检测的特殊性和复杂性，桩基无损检测已成为世界范围内的一个难题，尚未找到理想的解决方案。本文在考虑梁和板的影响下，建立了码头桩基在不同条件下的有限元模拟模型，并对纵波探测进行了仿真研究。但是，对于固定牢固的建筑桩基础的无损检测，纵波的形式是复杂的，难以区分。

关键词：码头桩基;无损检测;纵波

1     绪论

高层建筑是从下而上的，这句话强调了地基在建筑工程中的重要性。同樣，码头桩基是码头桩基的一种重要形式，是支撑码头上部结构的力元件，对码头的坚固性至关重要[1]。可以说，没有码头桩，海上就没有码头桩，以港口码头为基础的海上经济也不会蓬勃发展。

关于码头桩基础检测的研究，徐攸初步探讨了采用小尺寸变种法确定码头桩基完整性时应考虑的问题。柴静调查了影响几何尺寸和承台桩基材料的特性，频率、励磁、接收和反射波点的位置以及邻近桩基上点的测量信号，并强调桩基的反射波难以辨认。姜卫方通过工程实践提出了一种检测桩内连接块的方法。鉴于国内外研究现状，可以说控制单个桩基的检测技术是成熟的，但完整的控制上部分的桩地基的研究还很少，这是一个急需研究与讨论的领域[2～4]。

2     码头独立桩纵波检测的仿真研究

在码头的桩基中，有一种特殊类型的桩基，即独立于码头的桩基。这些桩通常是预制桩或锚桩，在浸入码头施工后不久没有上部。单个码头桩基一般位于码头外，容易受到停泊船舶的冲击和风暴、海浪等的破坏，导致码头桩体出现明显缺陷甚至断裂[5]。为此，还对独立码头桩的无损检测进行了数值模拟。

本文研究了19米长、横截面为0.4m×0.4m的独立方形桩上的纵波检测仿真。利用余弦上升脉冲模拟桩基顶部的纵向瞬态激励力。同时，在桩基的顶部选择一个直径约为桩的0.6倍的节点，在上表面的中心接收桩基内应力波的反射信号。通过这种方式，可以模拟传感器在桩基顶部的安装和应力波反射信号的接收。

完整桩检测模拟

上述方法用于检测低应变的方法。对于一个完整的桩基，考虑桩周线的完好，得到桩顶节点4769的纵向速度随时间的变化曲线，如图2.1所示。图2.1纵轴为纵向（即轴向）速度的幅值，单位为0.001m/S;横轴为时间轴，单位为秒。除另有说明外，下列各速度的时间曲线的纵轴和横轴均为上述含义所示。从图中可以清楚地看到桩基底部反射的同方向波峰。

根据图2.1和图2.2中的数值模拟结果中提取并读取数据后将数据代入到桩基自身的缺陷位置公式：Z=Δt？C/2。之后进行计算，得出的数值模拟结果和实际结果较为接近。

在图2.3中可以看到桩基底部的反射，但在与激励脉冲峰值相同的方向上还有其他峰值反射现象。这种情况通常不会发生在单桩纵波检测的情况下。特别是在第一个峰值反射之后，会出现一个与放大直径反射非常相似的峰值反射。根据检测单个桩基的经验，很可能错误地认为桩基的缩颈缺陷。事实上，这种反射现象正是由于上层建筑对桩基反射信号的干扰[6～8]。此外，在检查有缺陷的桩基时，还可以观察到上层建筑的干扰波形式。

断桩是直接影响码头上部结构稳定性和安全性的重大事故。至于预制桩，它们一般不会在生产时出现断裂故障，但它们在遭到破重大冲击的情况下，如地震、风暴等，也很容易形成断桩。因施工问题或外部荷载引起的严重干扰等一系列破坏。因此，有必要进行严格的控制，以确保桩的任何故障都不会被忽视，并采取事后纠正措施，消除断桩等一系列的任何不良后果[9]。

从图2.4中可以看出，检测波出现在了与激振力的第一个峰值反射在同一相位的多个位置的反射波。与全桩检测波形的比较表明，近0.0125S时，全桩在桩底出现反射波峰，而断桩在桩底没有可见的反射信号。，此外，0.01秒左右后断裂的反射信号与单桩低变断裂的反射信号的情况不一样，这种现象是上层建筑的干扰所导致的。

3     桩顶非固连码头桩基纵波检测的仿真研究

不固定在桩顶的桩基是桩基与上部结构接触但不连接的桩基。这种形式的结构最常见的是在河岸土质很好的桩基结构中。通过查阅文献以及试验表明，当激励位置选择在桩基偏心位置时，安装在横梁上的速度传感器只接收到少量的应力波反射信号[10]。这表明，在码头与上层建筑分隔的基桩、其低应变反射信号的无损检测受到上层结构的干扰远不桩基顶部连接的桩基，并且在某些情况下甚至可以不去考虑。

4结论

于无损检测在码头桩地基的纵波，纵波独立桩码头的特点特征非常相似，故对纵波的的结构进行分析并予以采纳，此外，无损检测依法监督实体的无损检测电池的横波码头的独立是一样来控制单个电池的横波，控制和波的形式反映完整的电池，但也可能受到扰乱土壤基金会和电池更快消退。

参考文献：

[1]闫富有，刘忠玉，祝彦知等，基础工程，北京，中国电力出版社，2009：147-241

[2]邱驹，港工建筑物.天津：天津大学出版社，2005：146-162.

作者简介：

潘维西，女（1986.10.19）广西柳州市，本科，广地建设有限公司土木工程。