碼頭樁基縱波檢測的仿真研究

摘要：樁基作為建筑物上層建筑的支撐，對建筑物的安全和堅固性至關重要。由于許多不利因素的影響，底座基礎可能存在斷裂、收縮和直徑增大等質量問題。因此，樁基的無損檢測是一項非常重要的工作。然而，樁基的無損檢測比單個樁基的無損檢測復雜得多。特別是屋頂與上部結構緊密相連的樁基礎的無損檢測，由于其完整性受到上部結構的嚴重干擾，難以進行評估。由于樁基無損檢測的特殊性和復雜性，樁基無損檢測已成為世界范圍內的一個難題，尚未找到理想的解決方案。本文在考慮梁和板的影響下，建立了碼頭樁基在不同條件下的有限元模擬模型，并對縱波探測進行了仿真研究。但是，對于固定牢固的建筑樁基礎的無損檢測，縱波的形式是復雜的，難以區分。

關鍵詞：碼頭樁基;無損檢測;縱波

1???? 緒論

高層建筑是從下而上的，這句話強調了地基在建筑工程中的重要性。同樣，碼頭樁基是碼頭樁基的一種重要形式，是支撐碼頭上部結構的力元件，對碼頭的堅固性至關重要[1]。可以說，沒有碼頭樁，海上就沒有碼頭樁，以港口碼頭為基礎的海上經濟也不會蓬勃發展。

關于碼頭樁基礎檢測的研究，徐攸初步探討了采用小尺寸變種法確定碼頭樁基完整性時應考慮的問題。柴靜調查了影響幾何尺寸和承臺樁基材料的特性，頻率、勵磁、接收和反射波點的位置以及鄰近樁基上點的測量信號，并強調樁基的反射波難以辨認。姜衛方通過工程實踐提出了一種檢測樁內連接塊的方法。鑒于國內外研究現狀，可以說控制單個樁基的檢測技術是成熟的，但完整的控制上部分的樁地基的研究還很少，這是一個急需研究與討論的領域[2～4]。

2???? 碼頭獨立樁縱波檢測的仿真研究

在碼頭的樁基中，有一種特殊類型的樁基，即獨立于碼頭的樁基。這些樁通常是預制樁或錨樁，在浸入碼頭施工后不久沒有上部。單個碼頭樁基一般位于碼頭外，容易受到停泊船舶的沖擊和風暴、海浪等的破壞，導致碼頭樁體出現明顯缺陷甚至斷裂[5]。為此，還對獨立碼頭樁的無損檢測進行了數值模擬。

本文研究了19米長、橫截面為0.4m×0.4m的獨立方形樁上的縱波檢測仿真。利用余弦上升脈沖模擬樁基頂部的縱向瞬態激勵力。同時，在樁基的頂部選擇一個直徑約為樁的0.6倍的節點，在上表面的中心接收樁基內應力波的反射信號。通過這種方式，可以模擬傳感器在樁基頂部的安裝和應力波反射信號的接收。

完整樁檢測模擬

上述方法用于檢測低應變的方法。對于一個完整的樁基，考慮樁周線的完好，得到樁頂節點4769的縱向速度隨時間的變化曲線，如圖2.1所示。圖2.1縱軸為縱向（即軸向）速度的幅值，單位為0.001m/S;橫軸為時間軸，單位為秒。除另有說明外，下列各速度的時間曲線的縱軸和橫軸均為上述含義所示。從圖中可以清楚地看到樁基底部反射的同方向波峰。

根據圖2.1和圖2.2中的數值模擬結果中提取并讀取數據后將數據代入到樁基自身的缺陷位置公式：Z=Δt？C/2。之后進行計算，得出的數值模擬結果和實際結果較為接近。

在圖2.3中可以看到樁基底部的反射，但在與激勵脈沖峰值相同的方向上還有其他峰值反射現象。這種情況通常不會發生在單樁縱波檢測的情況下。特別是在第一個峰值反射之后，會出現一個與放大直徑反射非常相似的峰值反射。根據檢測單個樁基的經驗，很可能錯誤地認為樁基的縮頸缺陷。事實上，這種反射現象正是由于上層建筑對樁基反射信號的干擾[6～8]。此外，在檢查有缺陷的樁基時，還可以觀察到上層建筑的干擾波形式。

斷樁是直接影響碼頭上部結構穩定性和安全性的重大事故。至于預制樁，它們一般不會在生產時出現斷裂故障，但它們在遭到破重大沖擊的情況下，如地震、風暴等，也很容易形成斷樁。因施工問題或外部荷載引起的嚴重干擾等一系列破壞。因此，有必要進行嚴格的控制，以確保樁的任何故障都不會被忽視，并采取事后糾正措施，消除斷樁等一系列的任何不良后果[9]。

從圖2.4中可以看出，檢測波出現在了與激振力的第一個峰值反射在同一相位的多個位置的反射波。與全樁檢測波形的比較表明，近0.0125S時，全樁在樁底出現反射波峰，而斷樁在樁底沒有可見的反射信號。，此外，0.01秒左右后斷裂的反射信號與單樁低變斷裂的反射信號的情況不一樣，這種現象是上層建筑的干擾所導致的。

3???? 樁頂非固連碼頭樁基縱波檢測的仿真研究

不固定在樁頂的樁基是樁基與上部結構接觸但不連接的樁基。這種形式的結構最常見的是在河岸土質很好的樁基結構中。通過查閱文獻以及試驗表明，當激勵位置選擇在樁基偏心位置時，安裝在橫梁上的速度傳感器只接收到少量的應力波反射信號[10]。這表明，在碼頭與上層建筑分隔的基樁、其低應變反射信號的無損檢測受到上層結構的干擾遠不樁基頂部連接的樁基，并且在某些情況下甚至可以不去考慮。

4結論

于無損檢測在碼頭樁地基的縱波，縱波獨立樁碼頭的特點特征非常相似，故對縱波的的結構進行分析并予以采納，此外，無損檢測依法監督實體的無損檢測電池的橫波碼頭的獨立是一樣來控制單個電池的橫波，控制和波的形式反映完整的電池，但也可能受到擾亂土壤基金會和電池更快消退。

參考文獻：

[1]閆富有，劉忠玉，祝彥知等，基礎工程，北京，中國電力出版社，2009：147-241

[2]邱駒，港工建筑物.天津：天津大學出版社，2005：146-162.

作者簡介：

潘維西，女（1986.10.19）廣西柳州市，本科，廣地建設有限公司土木工程。