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带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩承载力计算分析

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土木工程学报 2024年

作者：邱尚印吴君涛耿少寒王奎华黄山干钢中天建设集团有限公司浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江大学建筑工程学院浙江大学平衡建筑研究中心

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩（GET桩）是一种新型低耗、高效桩基础。该桩基础通过在管桩端部连接扩大桩靴并且在沉桩过程中同步桩侧灌浆的方式，在减小沉桩贯入阻力的同时，待浆液固化后可全面提升桩端及桩侧摩阻力。为了揭示其竖向... 详细信息

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩（GET桩）是一种新型低耗、高效桩基础。该桩基础通过在管桩端部连接扩大桩靴并且在沉桩过程中同步桩侧灌浆的方式，在减小沉桩贯入阻力的同时，待浆液固化后可全面提升桩端及桩侧摩阻力。为了揭示其竖向承载机理，本文基于GET桩成桩后预制桩与桩周固化土圈层的协调变形模式，考虑预制桩和固化土的不同边界条件，提出了可适用于该桩型承载力计算分析的预制桩-固化土-场地土多圈层荷载传递解析计算模型。将本文所提出模型及其计算结果分别与传统荷载传递法以及GET桩现场静载荷试验结果进行对比，证明了所提出模型的合理性与可靠性。基于验证后的计算模型对该桩型的荷载传递机理展开研究，探明了不同桩靴尺寸、预制桩-固化土界面以及固化土-场地土界面特性对GET桩内力分布的影响规律，相关研究结论可用于指导该桩型的设计参数优化并促进其进一步工程推广应用。

关键词：扩大桩靴预制桩承载力多圈层荷载传递解析计算

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孝感市一次强降水成因及可预报性分析

绿色科技 2024年第6期26卷 54-58,88页

作者：邓凯张慧娟罗金芳吴君涛湖北省孝感市气象局湖北孝感432000

通过对2022年7月19-20日孝感市强降水成因及可预报性进行分析,可为今后暴雨分析研究和预警预报提供参考借鉴。利用常规天气图、区域自动气象站、雷达回波等实况资料,EC等模式分析预报资料,运用天气学方法进行比较分析。结果表明:①孝感... 详细信息

通过对2022年7月19-20日孝感市强降水成因及可预报性进行分析,可为今后暴雨分析研究和预警预报提供参考借鉴。利用常规天气图、区域自动气象站、雷达回波等实况资料,EC等模式分析预报资料,运用天气学方法进行比较分析。结果表明:①孝感市强降水在受高层南亚高压反气旋环流控制,副热带高压加强北抬、西北冷槽东移影响的环流背景下发生的,第一阶段强降水主要是受低层暖式切变线北抬、西南急流和地面暖性低压倒槽等共同结果,第二阶段强降水主要是受低层冷式切变线、西南急流和地面江淮气旋冷锋等共同结果。②不同数值模式对500 hPa环流形势预报都比较准确,其中EC细网格最好,对低层低涡冷切系统、急流轴位置,短期预报都有体现,但位置都略有偏差。③短期降水预报中,中尺度模式比全球模式预报的量级更大、效果更好,中尺度模式中华东模式最优。指出了本次强降水过程有一定的可预报性,在环流形势上EC细网格模式预报最好,主要影响系统,如低涡冷切、西南急流都预报比较准确,但强度和位置有一定偏差。降水预报中,华东模式、CMA_3KM模式也有很好的表现。

关键词：大暴雨雷达回波可预报性分析孝感市

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鄂东北春季三类典型极端强降水特征分析

沙漠与绿洲气象 2024年第2期18卷 44-51页

作者：罗金芳吴君涛姜敏张慧娟孝感市气象局湖北孝感432000

利用1961—2020年降水资料、NCEP/NCAR 2.5°×2.5°和ERA5资料,对鄂东北春季极端强降水个例天气系统及物理量的异常度、配置与降水落区的关系进行分类对比研究。结果发现:(1)鄂东北春季极端强降水有3种典型形势,即地面倒槽型、冷锋前... 详细信息

利用1961—2020年降水资料、NCEP/NCAR 2.5°×2.5°和ERA5资料,对鄂东北春季极端强降水个例天气系统及物理量的异常度、配置与降水落区的关系进行分类对比研究。结果发现:(1)鄂东北春季极端强降水有3种典型形势,即地面倒槽型、冷锋前沿型、暖低压型。3类极端强降水过程500 hPa均有南支槽缓慢东移,湖北以东、东北地区到日本有异常强的高压或高压脊,东高西低的形势使降水持续时间长。850 hPa偏南急流异常强盛,鄂东北位于切变辐合区。强降水发生前地面暖低压异常发展,为强降水提供了有利的环境条件。(2)鄂东北大多数春季极端强降水与低层水汽、中低层垂直速度的异常密切相关。鄂东北及周边为低层水汽辐合和垂直速度异常度绝对值之和大值区。

关键词：春季极端强降水异常度

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水平循环荷载下砂土中斜单桩累积变形特性

浙江大学学报（工学版） 2022年第7期56卷 1310-1319页

作者：赵爽王奎华吴君涛浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性.通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律.研究结果表明,当桩身倾... 详细信息

研究斜单桩在风、浪、洋流等循环荷载作用下的累积特性.通过用户开发子程序将砂土刚度衰减模型嵌入桩-土体系有限元模型中,实现了单桩循环受荷特性的数值分析,研究不同循环幅值及循环次数下斜单桩的变形累积规律.研究结果表明,当桩身倾斜角由−25°逐渐过渡到25°时,在相同的静力荷载作用下,斜单桩桩顶位移及桩身相同位置处弯矩会不断增加,但在循环荷载作用下,桩顶位移与桩身最大弯矩的累积速度会逐渐下降.当循环荷载幅值较大时,负斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均小于竖直桩,正斜桩的桩顶位移和桩身位移段深度均最大.基于数值计算结果,对不同循环幅值和循环次数下的斜单桩桩顶累积位移和桩身最大弯矩进行拟合分析,提出适用于斜单桩的累积变形特性预测方法.

关键词：斜单桩水平循环荷载累积变形预测模型

基于Timoshenko梁理论考虑阻尼的承台-桩-土耦合横向振动解

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中国公路学报 2022年第4期35卷 166-176页

作者：邱欣晨吴君涛赵爽王奎华涂园浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

由于缺乏合适的激振和接收位置,传统竖向低应变反射波法在检测带承台或未凿桩头的桩基动力特性时存在明显不足。为进一步拓展低应变检测波法应用范围,基于Timoshenko梁理论,考虑桩身材料阻尼、附加轴力及桩顶等效质量作用,建立了一种横... 详细信息

由于缺乏合适的激振和接收位置,传统竖向低应变反射波法在检测带承台或未凿桩头的桩基动力特性时存在明显不足。为进一步拓展低应变检测波法应用范围,基于Timoshenko梁理论,考虑桩身材料阻尼、附加轴力及桩顶等效质量作用,建立了一种横向激励条件下承台-桩-土耦合振动模型,并求解了该模型的频域内解析解及其时域半解析解。进一步地,考虑了Timoshenko梁在低应变测试条件下2种剪切波的激发与传播。基于频散效应分析得出,在低应变检测条件下主要以第1类剪切波的传播为主,而第2类剪切波在截止频率以下尚未被激发,此时可认为模型等效剪切波速略小于一维剪切波速。通过和室内模型试验结果的比较,进一步验证了所假设的有效性和理论解的合理性。基于解析结果,分别对桩底约束条件、桩-土模型参数、承台特征以及测试信号宽度等对桩顶水平激振响应的影响进行了时域分析。结果表明:对于横向激振下桩身质点时域速度曲线而言,桩底反射均呈现与激振信号“同向-反向-同向”的反复震荡区间,桩底约束条件主要影响震荡区间范围;承台特征、桩/土的材料参数主要影响桩底反射波的幅值;激振频率主要影响速度波的宽度,且高频条件下,第2类剪切波将会被激发。参数分析结果可以为带承台或未凿桩头桩基检测工程提供理论支持及指导作用。

关键词：桥梁工程 Timoshenko梁横向振动剪切变形频散效应

桩顶-孔内双测点完整性检测理论及缺陷多维度分析

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第4期54卷 1463-1471页

作者：王奎华项驰轩吴君涛于喆邱欣晨浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

提出一种利用放置于桩顶及桩孔内(如声测管等)的传感器同步接收动力响应信号的桩基完整性检测新方法;建立变截面声阻抗一维杆件模型,通过有限元分析(FEA)验证该方法的可行性;利用验证后的模型解和解析解对缺陷长度、深度和程度进行多维... 详细信息

提出一种利用放置于桩顶及桩孔内(如声测管等)的传感器同步接收动力响应信号的桩基完整性检测新方法;建立变截面声阻抗一维杆件模型,通过有限元分析(FEA)验证该方法的可行性;利用验证后的模型解和解析解对缺陷长度、深度和程度进行多维度分析。研究结果表明:通过分析传感器同步接收到的动力响应信号,本文所提方法能够应用于超长桩、多缺陷桩及桩身缺陷量化等复杂工况。由于多解性的存在,当缺陷程度较轻或缺陷长度较短时,本方法难以精确测量缺陷高度;然而,当缺陷高度较大时,偏离度D及偏离值F与缺陷高度无关,仅与缺陷程度有关,因此,对于长度较深(大于1 m)、缺陷程度较严重(大于20%)的缺陷,本文所提模型及检测理论可对桩身缺陷进行定位及量化。

关键词：桩基完整性检测缺陷偏离值缺陷定量

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非对称缺陷对桩顶动力响应的影响及应用研究

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第7期50卷 200-210页

作者：王奎华梁一然吴君涛赵爽邱欣晨浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 软弱土与环境土工教育部重点实验室(浙江大学) 浙江杭州310058

针对大直径桩基础桩身缺陷形态非对称分布的情况,采用数值模拟方法,构建三维有限元桩-土模型进行分析,厘清了对称缺陷和非对称缺陷对桩顶动力响应的不同影响规律,并通过模型试验验证了本文数值分析的合理性,最后针对桩-土模型的相关参... 详细信息

针对大直径桩基础桩身缺陷形态非对称分布的情况,采用数值模拟方法,构建三维有限元桩-土模型进行分析,厘清了对称缺陷和非对称缺陷对桩顶动力响应的不同影响规律,并通过模型试验验证了本文数值分析的合理性,最后针对桩-土模型的相关参数进行敏感性分析,探究桩周土、激振脉冲宽度、缺陷形态等因素对非对称缺陷桩桩顶动力响应的影响.结果表明:非对称缺陷使桩顶对称测点的桩顶动力响应曲线呈现双闭环现象,双闭环现象最明显的对称测点位于缺陷截面对称轴上;可采用桩顶中心激振-对称点同步接收模式检测基桩非对称缺陷,为低应变反射波法检测桩身完整性的工程应用提供指导.

关键词：桩基础非对称缺陷桩桩顶动力响应数值模拟低应变检测

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混凝土基桩超声波层析成像技术优化

浙江大学学报（工学版） 2023年第4期57卷 805-813页

作者：王珂吴君涛于喆项驰轩王奎华浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

针对混凝土基桩超声波层析成像技术中两声测管间剖面区域的竖向尺寸远大于水平尺寸、换能器布置间距相对稀疏的测试特征,提出基于换能器布置尺寸加密的场源点分布形式、发-收端互换虚拟射线组、考虑完整场修正的改进SIRT算法及层析成像... 详细信息

针对混凝土基桩超声波层析成像技术中两声测管间剖面区域的竖向尺寸远大于水平尺寸、换能器布置间距相对稀疏的测试特征,提出基于换能器布置尺寸加密的场源点分布形式、发-收端互换虚拟射线组、考虑完整场修正的改进SIRT算法及层析成像后处理技术等优化方法,对基桩超声波层析成像效果进行提升.利用有限元分析软件ABAQUS,对不同工况条件下的超声波层析成像发射、接收换能器信号进行数值模拟,分析影响成像效果的工况参数.研究结果表明,采用优化后的层析成像反演算法可以更加快速、准确地定位以及量化声测管间剖面区域内的潜在质量缺陷,具有较高的计算可靠性.

关键词：超声波层析成像波源点追踪反演算法小波分析

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砂土中斜桩单桩水平承载与变形特性数值分析

中南大学学报（自然科学版） 2022年第2期53卷 579-588页

作者：赵爽吴君涛张日红陈克伟王奎华浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 宁波中淳高科股份有限公司浙江宁波315000

为了研究砂土中各方向水平荷载作用下斜桩单桩的变形及承载特性,基于数值模拟探究正、负斜桩在水平荷载作用下桩周土的位移区范围、桩-土接触应力及桩身位移、剪力和弯矩分布,并进一步分析水平斜交荷载作用下斜桩单桩的承载力,给出不同... 详细信息

为了研究砂土中各方向水平荷载作用下斜桩单桩的变形及承载特性,基于数值模拟探究正、负斜桩在水平荷载作用下桩周土的位移区范围、桩-土接触应力及桩身位移、剪力和弯矩分布,并进一步分析水平斜交荷载作用下斜桩单桩的承载力,给出不同倾斜角度、斜交角度时斜桩水平承载比预测经验公式。研究结果表明:在相同水平荷载作用下,负斜桩的桩周土塑性区范围最大,竖直桩次之,正斜桩最小;负斜桩的位移发展区沿桩身深度范围和竖直桩的基本一致,而反弯区沿桩身深度范围比竖直桩的小,正斜桩的位移发展区沿桩身深度范围比竖直桩的大,反弯区沿桩身深度范围和竖直桩的相当;由于优良的桩-土荷载传递性能,负斜桩桩身弯矩和剪力显著比竖直桩的小,正斜桩的桩身弯矩和剪力整体上最大;对于水平斜交荷载,随着加载角度增加,斜桩水平承载力呈指数函数形式上升。

关键词：斜桩三维数值分析水平承载力水平斜交荷载