[發明專利]一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法

在審

• 申請號: 202110684641.3
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113373990A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 鄭長杰;何育澤;欒魯寶;崔亦秦;蔡元杰
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D27/12
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 吳廷正

1.一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法，其特征在于，包括如下步驟：

對樁基、測錘的基本數據進行測量；

建立計算模型；

建立土體運動及樁體振動方程，解出樁體位移和速度響應表達式；

利用樁體速度響應表達式繪制樁頂速度響應變化圖及高頻干擾幅值與入射波峰幅值比值沿徑向變化圖；

分析高頻干擾幅值與入射波峰幅值比值沿徑向變化圖確定傳感器最佳安放位置。

2.根據權利要求1所述的一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法，其特征在于：所述樁基、測錘的基本數據包括：樁基的長度H、樁基的半徑R、樁身模量E_p、樁體密度ρ_p、土體密度ρ_s、泊松比ν、測錘半徑r₀和激振荷載p(t)。

3.根據權利要求2所述的一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法，其特征在于：所述建立土體運動及樁體振動方程具體為：

測錘激振力以半正弦集中激勵來模擬，錘擊荷載的范圍用式表示；

根據彈性動力學理論，得出土體縱向應力梯度的運動方程：

式中：u_s為土體縱向位移，μ為土體的復剪切模量，μ＝G_s(1+2ξi)，G_s和ξ分別為土體的剪切模量和阻尼比，ρ_s為土體密度，

取樁身微元體做縱向動力平衡分析，得樁體振動方程為；

式中：u_p(z,r,t)為樁體的縱向位移，λ_p和G_p為樁體材料的拉梅常數，ρ_p為樁體密度。

4.根據權利要求3所述的一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法，其特征在于：所述解出樁體位移和速度響應表達式具體包括：

將樁體振動方程經過拉普拉斯變換，使用迭代方法求得超越方程的無窮多個根，并結合邊界條件，得到樁頂位移頻域響應最終表達式為：

樁體速度響應V_p(z,r,s)表示為：V_p(z,r,s)＝sU_p(z,r,s)

令s＝iω，通過傅里葉逆變換，可得到樁體時域位移和速度響應：

式中：P(s)為p(t)的拉普拉斯變換形式，k_p、c_p分別為樁底土體剛度和阻尼系數。

5.根據權利要求4所述的一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法，其特征在于：所述樁頂位移頻域響應最終表達式可做進一步應變解，具體如下：

忽略樁體響應沿徑向變化，令β_n＝0，即I₀(β_nr)＝1，則三維解退化為一維經典平面應變解：

6.根據權利要求5所述的一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法，其特征在于：所述繪制樁頂速度響應變化圖具體為：利用樁體速度響應表達式，分別將不同的傳感器離樁中心位置距離r帶入，以時間為橫坐標，速度響應為縱坐標進行制圖。

7.根據權利要求6所述的一種樁基低應變檢測中傳感器最佳安放位置確定方法，其特征在于：所述高頻干擾幅值與入射波峰幅值比值沿徑向變化圖繪制具體為：

測量不同變量下樁頂徑向不同點處高頻干擾的程度變化；

以樁頂徑向不同點處距離樁中心位置距離為橫坐標，以高頻干擾幅值與入射波幅值的比值為縱坐標進行制圖；

其中，不同變量包括樁體彈性模量E_p、樁半徑R、脈沖寬度T。