機(jī)械阻抗法PPT課件

1、2.自由樁底基礎(chǔ)自由樁底基礎(chǔ)無限鋼性基礎(chǔ)無限鋼性基礎(chǔ)Lvifpi4)12(當(dāng)樁基礎(chǔ)在上述兩者之間時(shí)，導(dǎo)納曲線的第一個(gè)諧振頻率應(yīng)出現(xiàn)在當(dāng)樁基礎(chǔ)在上述兩者之間時(shí)，導(dǎo)納曲線的第一個(gè)諧振頻率應(yīng)出現(xiàn)在上述兩種情況之間：上述兩種情況之間：Lvfp400)1 (212f，無限長(zhǎng)樁的零階頻率為：無限長(zhǎng)樁的零階頻率為：llMK無阻尼自無阻尼自振頻率振頻率lK樁側(cè)土剛度樁側(cè)土剛度lM樁單元質(zhì)量樁單元質(zhì)量lMc樁土阻尼比樁土阻尼比02svc樁的半徑樁的半徑樁側(cè)土密度樁側(cè)土密度樁側(cè)土剪切波速樁側(cè)土剪切波速第1頁/共39頁樁的動(dòng)剛度：樁的動(dòng)剛度：|2|2pvfYfZZppZKcpscd樁身剛度阻抗樁身剛度阻抗樁身質(zhì)量阻

2、抗樁身質(zhì)量阻抗樁的激振頻率樁的激振頻率樁的速度導(dǎo)納樁的速度導(dǎo)納導(dǎo)納曲線低頻部分的導(dǎo)納曲線低頻部分的斜率即為樁的動(dòng)剛度斜率即為樁的動(dòng)剛度測(cè)量出導(dǎo)納測(cè)量出導(dǎo)納曲線兩個(gè)諧曲線兩個(gè)諧振峰之間的振峰之間的頻差即可由頻差即可由下式計(jì)算出下式計(jì)算出樁長(zhǎng)樁長(zhǎng)Lcf20Ec 0v波數(shù)，即波長(zhǎng)的倒數(shù)波數(shù)，即波長(zhǎng)的倒數(shù)相波速：相波速：第2頁/共39頁完整樁導(dǎo)納曲線完整樁導(dǎo)納曲線該樁為缺陷樁（如：劣質(zhì)混凝該樁為缺陷樁（如：劣質(zhì)混凝土、離析等）土、離析等） f1結(jié)合樁長(zhǎng)，結(jié)合樁長(zhǎng)，可計(jì)算縱波速度平均值，樁的可計(jì)算縱波速度平均值，樁的缺陷可由缺陷可由 f2計(jì)算計(jì)算樁身斷面沿深度樁身斷面沿深度逐漸擴(kuò)大的樁，逐漸擴(kuò)大的樁，曲

3、線幅值隨頻率曲線幅值隨頻率增大而增大增大而增大樁身沿深度逐漸減少，樁身沿深度逐漸減少，曲線幅度隨頻率增加曲線幅度隨頻率增加而減少而減少第3頁/共39頁1.樁的測(cè)量長(zhǎng)度樁的測(cè)量長(zhǎng)度fcLm20c0整個(gè)工地上完好樁的波速平均值整個(gè)工地上完好樁的波速平均值第4頁/共39頁2.導(dǎo)納的幾何平均值值：導(dǎo)納的幾何平均值值：PQNmP：導(dǎo)納曲線的極大值（峰值）；導(dǎo)納曲線的極大值（峰值）；Q：導(dǎo)納曲線的極小值（谷值）；：導(dǎo)納曲線的極小值（谷值）；3.導(dǎo)納曲線的理論值（導(dǎo)納曲線的理論值（m/KNs）：）：AcNt01A：樁的橫截面積樁的橫截面積4.完整樁的樁身縱波波速完整樁的樁身縱波波速fLC 2f：兩個(gè)諧振峰之

4、間的頻差：兩個(gè)諧振峰之間的頻差5.樁的動(dòng)剛度樁的動(dòng)剛度mmdFVfK|2mf導(dǎo)納曲線初始直線段導(dǎo)納曲線初始直線段上任意一點(diǎn)頻率（上任意一點(diǎn)頻率（Hz）V樁頂質(zhì)點(diǎn)速度；樁頂質(zhì)點(diǎn)速度；F樁頂激振力；樁頂激振力；導(dǎo)納曲線初始直線段導(dǎo)納曲線初始直線段上任意一點(diǎn)導(dǎo)納上任意一點(diǎn)導(dǎo)納mFV6.計(jì)算一階頻率與計(jì)算一階頻率與 f的比值的比值計(jì)算上述各參數(shù)后，再結(jié)合導(dǎo)納曲線的形狀，即計(jì)算上述各參數(shù)后，再結(jié)合導(dǎo)納曲線的形狀，即可對(duì)樁的質(zhì)量進(jìn)行初步估計(jì)。可對(duì)樁的質(zhì)量進(jìn)行初步估計(jì)。第5頁/共39頁第6頁/共39頁1. 單自由度系統(tǒng)的導(dǎo)納（傳遞函數(shù)）分析單自由度系統(tǒng)的導(dǎo)納（傳遞函數(shù)）分析當(dāng)激振頻率較底時(shí)，樁體以剛體運(yùn)動(dòng)為

5、主，不妨設(shè)單自由度模當(dāng)激振頻率較底時(shí)，樁體以剛體運(yùn)動(dòng)為主，不妨設(shè)單自由度模型中型中m表示樁身質(zhì)量、表示樁身質(zhì)量、k為剛度、為剛度、c為阻尼，為阻尼，f（t）為激勵(lì)力，設(shè)）為激勵(lì)力，設(shè)樁頂產(chǎn)生的位移為樁頂產(chǎn)生的位移為u，則有：，則有：)(tfkuucum 將激勵(lì)和響應(yīng)換成復(fù)數(shù)表示將激勵(lì)和響應(yīng)換成復(fù)數(shù)表示tjtjUeuFetf)(tjtjtjtjAeUeuVeUeju2 FVjkmjc)(二階微分方程變?yōu)椋憾A微分方程變?yōu)椋旱?頁/共39頁速度阻抗為速度阻抗為jkmjcVFZV)()()(速度導(dǎo)納為復(fù)變函數(shù)，研究的重點(diǎn)是其幅值、相位、實(shí)部速度導(dǎo)納為復(fù)變函數(shù)，研究的重點(diǎn)是其幅值、相位、實(shí)部和虛部函數(shù)

6、和激勵(lì)頻率的關(guān)系和虛部函數(shù)和激勵(lì)頻率的關(guān)系幅值與實(shí)幅值與實(shí)部函數(shù)為部函數(shù)為222|()()VYkmc2Re22211,()(1)(2) nVnnYkjkmjcFVZYVV1)()()(1)(速度導(dǎo)納為速度導(dǎo)納為第8頁/共39頁222|()()VYkmcRe221()()VYkcm當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于共振頻率n時(shí)，上面根號(hào)中的前兩項(xiàng)與第三項(xiàng)相比，可以略去，則速度導(dǎo)納為：|VVYFk彈簧動(dòng)剛度k用kd表示，則：2dfkV FV F說明：彈簧動(dòng)剛度是速度導(dǎo)納曲線低頻段斜率的倒數(shù)，由于過原點(diǎn)的切線難以取準(zhǔn)，因此實(shí)際測(cè)量中計(jì)算公式為：第9頁/共39頁mmdFVfK|2mf導(dǎo)納曲線初始直線段導(dǎo)納曲線初始直線

7、段上任意一點(diǎn)頻率（上任意一點(diǎn)頻率（Hz）V樁頂質(zhì)點(diǎn)速度樁頂質(zhì)點(diǎn)速度F樁頂激振力樁頂激振力導(dǎo)納曲線初始直線段導(dǎo)納曲線初始直線段上任意一點(diǎn)導(dǎo)納上任意一點(diǎn)導(dǎo)納mFV第10頁/共39頁)2()1(21)(222ImnnnVkY虛部函虛部函數(shù)為：數(shù)為：)1 (2arctan2nnY相位函數(shù)為：相位函數(shù)為：式中：式中：0n02mc結(jié)構(gòu)阻尼比結(jié)構(gòu)阻尼比結(jié)構(gòu)頻率比結(jié)構(gòu)頻率比導(dǎo)納曲線特性：導(dǎo)納曲線特性：（1）當(dāng)激振頻率）當(dāng)激振頻率 等于零時(shí)，幅值曲線通過原點(diǎn)；等于零時(shí)，幅值曲線通過原點(diǎn)；（2）圖中初始直線斜率的倒數(shù)為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)剛度）圖中初始直線斜率的倒數(shù)為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)剛度Kd；（3）圖中）圖中a、b兩點(diǎn)為系統(tǒng)

8、的半功率點(diǎn)，兩點(diǎn)為系統(tǒng)的半功率點(diǎn)， （ a b）/2;（4）從相位圖中可以看出：當(dāng)達(dá)到諧振時(shí)，激勵(lì)力與速度響應(yīng)）從相位圖中可以看出：當(dāng)達(dá)到諧振時(shí)，激勵(lì)力與速度響應(yīng)的相位差為的相位差為0（5）從半功率帶寬可以附帶判斷樁周土粘質(zhì)阻尼的性狀）從半功率帶寬可以附帶判斷樁周土粘質(zhì)阻尼的性狀第11頁/共39頁2. 高頻激振下樁土體系的分析高頻激振下樁土體系的分析分析的基礎(chǔ)：樁體縱向振動(dòng)的一維波動(dòng)方程。先假設(shè)樁土分析的基礎(chǔ)：樁體縱向振動(dòng)的一維波動(dòng)方程。先假設(shè)樁土振動(dòng)為無阻尼自由振動(dòng)，將樁周土的綜合支撐作用用一個(gè)振動(dòng)為無阻尼自由振動(dòng)，將樁周土的綜合支撐作用用一個(gè)作用于樁底的支撐剛度，進(jìn)行分析。作用于樁底的支撐

9、剛度，進(jìn)行分析。tjexXtxu)(),(帶入波動(dòng)方程帶入波動(dòng)方程22221tuvxucXcdxxd222)(振型函數(shù)振型函數(shù)振型解振型解xcAxcAxXcossin)(21tjexcAxcAtxu)cossin(),(21第12頁/共39頁邊界條件lxlxtjxkuxuEAFexuEA|0EAFcA 11tantan2clclkcEAEAFcAKcEA求得邊界條件常數(shù) ，tjtjejAtueAtu22), 0(,), 0(樁頂?shù)奈灰坪退俣葹椋?考慮到2cE得到樁頂速度導(dǎo)納幅值函數(shù)為：1tantan1| ), 0(|clclkcEAcAFetuYkcEAtjv第13頁/共39頁(1)當(dāng)k趨于零

10、時(shí)，相當(dāng)于無限軟土層，有：clccAYvtan1有兩種解：licfii22), 3 , 2 , 1( ,iYvlcifi2) 12(), 3 , 2 , 1( , 0iYv第一階頻率出現(xiàn)在第一階頻率出現(xiàn)在f1=c/2l處，各高處，各高階諧振頻率頻差相等，由此得到階諧振頻率頻差相等，由此得到樁完整性導(dǎo)納診斷的一個(gè)十分重樁完整性導(dǎo)納診斷的一個(gè)十分重要的公式：要的公式：lcf21ff 相 鄰相 鄰兩 階兩 階頻頻 差差第14頁/共39頁clcAYvtan1（2）當(dāng)k趨于無限大時(shí)，為無限大剛度（嵌于堅(jiān)硬巖石），lcf41lcf2第一階諧振頻率出現(xiàn)在其余各階頻差與兩端自由相同licfii22), 3 ,

11、 2 , 1( , 0iYvlcifi2) 12(), 3 , 2 , 1( ,iYv第15頁/共39頁1tantan4/clcclcl若令Lcflc241樁周土越密、樁越長(zhǎng)，導(dǎo)納曲線的峰值、谷值之差越小，實(shí)際導(dǎo)納曲線如虛線所示；基頻范圍為：tVNcAY1前面所講的理論導(dǎo)納值前面所講的理論導(dǎo)納值第16頁/共39頁樁土系統(tǒng)的樁土系統(tǒng)的幅值曲線，幅值曲線，即：導(dǎo)納曲即：導(dǎo)納曲線線樁土系統(tǒng)樁土系統(tǒng)相位曲線，相位曲線，即：導(dǎo)納即：導(dǎo)納相位曲線相位曲線第17頁/共39頁第18頁/共39頁daKsPs樁的動(dòng)靜剛度對(duì)比系數(shù)，一般取值：0.92.0；應(yīng)通過本地區(qū)的動(dòng)靜剛度測(cè)試對(duì)比試驗(yàn)求取，否則應(yīng)采用保守的值來

12、計(jì)算樁的承載力；樁的容許沉降值（mm），要綜合考慮樁型、樁周土性質(zhì)，施工工藝等參數(shù)，最好能用相同場(chǎng)地的靜載荷P-S曲線，例如對(duì)于深厚軟土地區(qū)：大量實(shí)際工程表明：只要樁的動(dòng)靜測(cè)試系數(shù)選取正確用控制沉降量的方法計(jì)算單樁的容許沉載力還是比較穩(wěn)定的，誤差一般在1030左右。預(yù)制樁：1418mm；鉆孔樁：715mm；鋼管樁：2834mm；預(yù)應(yīng)力混凝土管樁：2432mm；第19頁/共39頁完整樁的判斷完整樁的判斷（1）樁的計(jì)算長(zhǎng)度）樁的計(jì)算長(zhǎng)度Lm與樁的實(shí)際長(zhǎng)度相近；與樁的實(shí)際長(zhǎng)度相近；（2）導(dǎo)納幾何平均值）導(dǎo)納幾何平均值Nm小于各樁的平均值，并與導(dǎo)納曲線理論小于各樁的平均值，并與導(dǎo)納曲線理論 值值Nt接

13、近；接近；（3）樁的動(dòng)剛度）樁的動(dòng)剛度Kd接近各樁的平均值；接近各樁的平均值；（4）樁的平均波速）樁的平均波速 3500m/s,有一定范圍的額度變化，有一定范圍的額度變化，（5）導(dǎo)納曲線譜形狀特征正常，且能反映樁的振動(dòng)特性；）導(dǎo)納曲線譜形狀特征正常，且能反映樁的振動(dòng)特性；缺陷樁的判斷（很多種情況）缺陷樁的判斷（很多種情況）（1）根據(jù)）根據(jù) f計(jì)算的樁長(zhǎng)計(jì)算的樁長(zhǎng)Lm比實(shí)際的樁小很多，或者說根本測(cè)不比實(shí)際的樁小很多，或者說根本測(cè)不出來，對(duì)應(yīng)現(xiàn)象：樁出現(xiàn)嚴(yán)重鼓肚或離析，或者斷裂。出來，對(duì)應(yīng)現(xiàn)象：樁出現(xiàn)嚴(yán)重鼓肚或離析，或者斷裂。分析：樁身有大的缺陷或斷裂時(shí)，波動(dòng)只能在樁斷裂處以上的范分析：樁身有大的

14、缺陷或斷裂時(shí)，波動(dòng)只能在樁斷裂處以上的范圍傳播，因而測(cè)出的圍傳播，因而測(cè)出的Lm就短，而該值即為缺陷距離樁頂距離；就短，而該值即為缺陷距離樁頂距離；第20頁/共39頁原因：樁身斷裂局部擴(kuò)大，即所謂的鼓肚或樁側(cè)硬土頂入樁內(nèi)，原因：樁身斷裂局部擴(kuò)大，即所謂的鼓肚或樁側(cè)硬土頂入樁內(nèi)，導(dǎo)致下行波信號(hào)的大幅度衰減，使大部分信號(hào)反射回來，波的傳導(dǎo)致下行波信號(hào)的大幅度衰減，使大部分信號(hào)反射回來，波的傳播基本上在鼓肚的下底面與樁頂之間來回旅行，這樣也將導(dǎo)致測(cè)播基本上在鼓肚的下底面與樁頂之間來回旅行，這樣也將導(dǎo)致測(cè)出的樁較實(shí)際的短。出的樁較實(shí)際的短。針對(duì)上述兩種導(dǎo)致短樁計(jì)算結(jié)果的測(cè)試，需要結(jié)合其它參數(shù)進(jìn)一針對(duì)上

15、述兩種導(dǎo)致短樁計(jì)算結(jié)果的測(cè)試，需要結(jié)合其它參數(shù)進(jìn)一步判斷缺陷的種類。步判斷缺陷的種類。樁的斷裂，將導(dǎo)致樁的承載力降低，定值力作用下的導(dǎo)納值增樁的斷裂，將導(dǎo)致樁的承載力降低，定值力作用下的導(dǎo)納值增大，如果測(cè)出的大，如果測(cè)出的Lm偏小，而動(dòng)剛度偏小，而動(dòng)剛度Kd小于各種樁平均值較多，小于各種樁平均值較多，導(dǎo)納值大于各樁的導(dǎo)納值大于各樁的 平均值和理論值較多，那么樁即為斷樁；反平均值和理論值較多，那么樁即為斷樁；反之，動(dòng)剛度偏大，導(dǎo)納測(cè)量值之，動(dòng)剛度偏大，導(dǎo)納測(cè)量值Nm就偏小。就偏小。最為重要的是：牢固建立基最為重要的是：牢固建立基本概念，掌握樁的基本計(jì)算本概念，掌握樁的基本計(jì)算過程與信息，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)

16、，完過程與信息，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，完全可以對(duì)樁的性態(tài)進(jìn)行全部全可以對(duì)樁的性態(tài)進(jìn)行全部識(shí)別。識(shí)別。充分利用機(jī)械阻抗法所提充分利用機(jī)械阻抗法所提供的各種經(jīng)驗(yàn)表格、參數(shù)，供的各種經(jīng)驗(yàn)表格、參數(shù)，即：曲線、參數(shù)、狀態(tài)與即：曲線、參數(shù)、狀態(tài)與各自的對(duì)應(yīng)表。各自的對(duì)應(yīng)表。第21頁/共39頁第22頁/共39頁第23頁/共39頁導(dǎo)納曲線反映了樁土系統(tǒng)的動(dòng)力特性和樁本身形態(tài)與樁周土支承條件的狀況。正是基于此，導(dǎo)納曲線可以作為判斷樁基質(zhì)量的主要依據(jù)，并用導(dǎo)納曲線識(shí)別和分析樁的承載能力，推定樁的承載力。第24頁/共39頁第25頁/共39頁樁長(zhǎng)：樁長(zhǎng)：18m，樁徑：，樁徑：0.4m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為

17、C20導(dǎo)納曲線出現(xiàn)導(dǎo)納曲線出現(xiàn)6個(gè)諧振峰，個(gè)諧振峰，一個(gè)噪聲譜，各有效諧振峰一個(gè)噪聲譜，各有效諧振峰之間的頻差基本相等：之間的頻差基本相等： f1195-105=90Hz f2280-195=85Hz f3370-280=90Hz f4465-370=95Hz f5555-465=90Hz 計(jì)算得到樁的速計(jì)算得到樁的速度為：度為：3240m/s實(shí)測(cè)導(dǎo)納值為：實(shí)測(cè)導(dǎo)納值為：10.5-e5m/(s.N)；理論值為：理論值為：10.1-e5m/(s.N)各諧振峰為樁底多次反射，導(dǎo)納曲線上出現(xiàn)各諧振峰為樁底多次反射，導(dǎo)納曲線上出現(xiàn)6次樁底反射，是樁周土較軟，樁較短的緣次樁底反射，是樁周土較軟，樁較短的

18、緣故，故，正常樁正常樁第26頁/共39頁樁長(zhǎng)：樁長(zhǎng)：22m，樁徑：，樁徑：0.8m導(dǎo)納曲線畸變較大，諧振峰值導(dǎo)納曲線畸變較大，諧振峰值尖峭，導(dǎo)納測(cè)量值尖峭，導(dǎo)納測(cè)量值Nm大于理論大于理論值值Nt很多，諧振峰是第一個(gè)斷很多，諧振峰是第一個(gè)斷裂面的反映裂面的反映頻差為：頻差為： f1580-150=430Hz f21020-580=440Hz 利用缺陷距離利用缺陷距離計(jì)算公式：計(jì)算公式：2 fcL f為缺陷諧振峰頻差為缺陷諧振峰頻差經(jīng)計(jì)算：缺陷長(zhǎng)度為經(jīng)計(jì)算：缺陷長(zhǎng)度為4.2m.試驗(yàn)中，第二個(gè)缺陷難以在曲試驗(yàn)中，第二個(gè)缺陷難以在曲線中反映出來，這是因?yàn)檎駝?dòng)線中反映出來，這是因?yàn)檎駝?dòng)能量難以傳到第一處

19、斷裂面以能量難以傳到第一處斷裂面以下，導(dǎo)納曲線上一般只能反映下，導(dǎo)納曲線上一般只能反映第一處斷裂第一處斷裂制作過程中，分別在制作過程中，分別在4.5m和和13m處處人為設(shè)置兩個(gè)嚴(yán)重樁身斷裂，診斷人為設(shè)置兩個(gè)嚴(yán)重樁身斷裂，診斷結(jié)果：結(jié)果：斷樁斷樁第27頁/共39頁樁長(zhǎng)樁長(zhǎng)39.2m；樁徑；樁徑0.6m從導(dǎo)納曲線的低頻段開始從導(dǎo)納曲線的低頻段開始就出現(xiàn)有規(guī)律的諧振峰，就出現(xiàn)有規(guī)律的諧振峰，各諧振峰幅值隨著頻率的各諧振峰幅值隨著頻率的升高而上楊，同時(shí)各諧振升高而上楊，同時(shí)各諧振峰之間的頻差基本相等：峰之間的頻差基本相等： f1280-80=200Hz f2490-280=210Hz Hzf205是一

20、個(gè)界面的多次反射效應(yīng)。按已知施工樁長(zhǎng)計(jì)算得到波速是一個(gè)界面的多次反射效應(yīng)。按已知施工樁長(zhǎng)計(jì)算得到波速C2L f239.2205=16072m/s，顯然是錯(cuò)誤的。，顯然是錯(cuò)誤的。 由同一場(chǎng)地另一根完整樁的導(dǎo)納曲線推算得由同一場(chǎng)地另一根完整樁的導(dǎo)納曲線推算得c3530m/s，假，假定樁身混凝土波速值為定樁身混凝土波速值為34003600m/s,計(jì)算得樁的長(zhǎng)度為：計(jì)算得樁的長(zhǎng)度為：8.3m8.8m。判斷：斷裂位置在判斷：斷裂位置在8.38.8m處。驗(yàn)證：從施工處。驗(yàn)證：從施工單位了解到，該樁灌注到離地表近單位了解到，該樁灌注到離地表近9m時(shí)，導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管提出混凝土表明，停澆近提出混凝土表明，停澆近3

21、h，形成了二次澆注，形成了二次澆注面和夾泥斷裂。面和夾泥斷裂。斷裂樁斷裂樁第28頁/共39頁沉管灌注樁，長(zhǎng)沉管灌注樁，長(zhǎng)4.8m,樁徑樁徑0.42m.分析：出現(xiàn)四個(gè)諧振峰，由分析：出現(xiàn)四個(gè)諧振峰，由 f1計(jì)算的波速為：計(jì)算的波速為：2938m/s,合理，合理，判斷為樁底反射。導(dǎo)納曲線的最高峰出現(xiàn)在高頻判斷為樁底反射。導(dǎo)納曲線的最高峰出現(xiàn)在高頻 f3，但是，但是 f2與與 f3相差不大，推斷樁身存在缺陷，相差不大，推斷樁身存在缺陷， f3為二次反射所致。由平均為二次反射所致。由平均頻率頻率 406Hz計(jì)算缺陷的位置距樁頂?shù)木嚯x為：計(jì)算缺陷的位置距樁頂?shù)木嚯x為： 3.6m，由于樁底的反射可見，計(jì)算

22、可得：由于樁底的反射可見，計(jì)算可得：Nm1.41-e7m/(sN),僅略大于僅略大于理論導(dǎo)納理論導(dǎo)納Nt=1.0-e7m/(s.N)_fL判 斷 ： 在判 斷 ： 在3.6m附近樁附近樁存 在 縮 頸 ，存 在 縮 頸 ，開 挖 結(jié) 果 證開 挖 結(jié) 果 證明 了 判 斷 的明 了 判 斷 的正確性。正確性。第29頁/共39頁鉆孔灌注樁長(zhǎng)鉆孔灌注樁長(zhǎng)8.51m,樁徑樁徑0.8m，混，混凝土強(qiáng)度等級(jí)凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，共有，共有5個(gè)諧振峰，個(gè)諧振峰，平均頻率為平均頻率為218Hz。由此計(jì)算樁的。由此計(jì)算樁的混凝土波速為混凝土波速為3700m/s，第二、第四，第二、第四諧振峰明顯偏高，諧振差為諧振

23、峰明顯偏高，諧振差為745Hz，計(jì)算的缺陷距樁頂距離為計(jì)算的缺陷距樁頂距離為2.5m附近，附近，為局部擴(kuò)頸。為局部擴(kuò)頸。經(jīng)證明：鉆孔到經(jīng)證明：鉆孔到2.2m時(shí)，孔壁塌時(shí)，孔壁塌陷。陷。擴(kuò)頸樁一般能見到擴(kuò)頸樁一般能見到樁底反射，但如果樁底反射，但如果擴(kuò)頸較大或擴(kuò)頸段擴(kuò)頸較大或擴(kuò)頸段較長(zhǎng)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)較長(zhǎng)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生屏蔽作用，使產(chǎn)生屏蔽作用，使振動(dòng)能量難以往下振動(dòng)能量難以往下傳播，則導(dǎo)納曲線傳播，則導(dǎo)納曲線上看不到樁底反射。上看不到樁底反射。判斷：判斷：擴(kuò)頸樁擴(kuò)頸樁第30頁/共39頁f1f2錘擊沉管灌注樁長(zhǎng)錘擊沉管灌注樁長(zhǎng)10.3m,樁徑樁徑0.48m,從導(dǎo)納曲線上，可知頻差從導(dǎo)納曲線上，可知頻

24、差為為340Hz，若取平均波速為，若取平均波速為3500m/s，計(jì)算測(cè)量樁長(zhǎng)：為，計(jì)算測(cè)量樁長(zhǎng)：為5.1m；若取波速為若取波速為3800m/s，測(cè)量樁長(zhǎng)為，測(cè)量樁長(zhǎng)為5.6m。實(shí)測(cè)導(dǎo)納為。實(shí)測(cè)導(dǎo)納為6.1-e7m/(sN),理論導(dǎo)納為理論導(dǎo)納為6.0-e7m/(sN),兩者接近；實(shí)測(cè)動(dòng)剛度為兩者接近；實(shí)測(cè)動(dòng)剛度為532kN/m，比同一場(chǎng)地一般樁高，樁底無反射。，比同一場(chǎng)地一般樁高，樁底無反射。判斷：該樁在5.3m處有較大的擴(kuò)頸。第31頁/共39頁樁頭質(zhì)量較差樁頭質(zhì)量較差澆注混凝土?xí)r如果超高不足，樁頭混凝土浮漿出現(xiàn)過多，澆注混凝土?xí)r如果超高不足，樁頭混凝土浮漿出現(xiàn)過多，造成該段樁身質(zhì)量較差，與下

25、部正常混凝土構(gòu)成一個(gè)界面。造成該段樁身質(zhì)量較差，與下部正?；炷翗?gòu)成一個(gè)界面。由于內(nèi)部應(yīng)力波尚能穿過該段混凝土，在導(dǎo)納曲線上不影由于內(nèi)部應(yīng)力波尚能穿過該段混凝土，在導(dǎo)納曲線上不影響樁底反射效應(yīng)諧振峰的出現(xiàn)，但是它會(huì)在尾部出現(xiàn)幾個(gè)響樁底反射效應(yīng)諧振峰的出現(xiàn)，但是它會(huì)在尾部出現(xiàn)幾個(gè)均勻、圓滑、幅值基本相等的諧振峰，這些為樁頭以下混均勻、圓滑、幅值基本相等的諧振峰，這些為樁頭以下混凝土質(zhì)量較差的那一段樁身界面的反射。凝土質(zhì)量較差的那一段樁身界面的反射。某樁實(shí)測(cè)導(dǎo)納曲線某樁實(shí)測(cè)導(dǎo)納曲線前部出現(xiàn)兩個(gè)諧振峰，前部出現(xiàn)兩個(gè)諧振峰，為樁底反射，而尾部為樁底反射，而尾部出現(xiàn)出現(xiàn)3個(gè)諧振峰，頻差個(gè)諧振峰，頻差基本

26、相等：基本相等： f1350Hz， f2360Hz，平均值為平均值為355Hz，計(jì)，計(jì)算缺陷距樁頂?shù)奈恢盟闳毕菥鄻俄數(shù)奈恢脼椋簽椋?m。判斷：判斷：混凝土質(zhì)量很差混凝土質(zhì)量很差，經(jīng)開，經(jīng)開挖驗(yàn)證了這一結(jié)果挖驗(yàn)證了這一結(jié)果第32頁/共39頁某模型實(shí)驗(yàn)樁，長(zhǎng)某模型實(shí)驗(yàn)樁，長(zhǎng)10.4m,各諧振峰幅值相差較大，頻差也較大，各諧振峰幅值相差較大，頻差也較大，說明這些有效諧振峰不是來自同一個(gè)界面的反射效應(yīng)，經(jīng)計(jì)說明這些有效諧振峰不是來自同一個(gè)界面的反射效應(yīng)，經(jīng)計(jì)算算 f1=160Hz, f2=340Hz, f3=750Hz，由，由 f1算得的波速為算得的波速為330m/s，這個(gè)速度接近該樁，這個(gè)速度接近該

27、樁C20混凝土的波速值。混凝土的波速值。在 導(dǎo) 納 曲 線 上 ，在 導(dǎo) 納 曲 線 上 ，f2=360Hz的諧振峰的諧振峰為 樁 底 反 射 ，為 樁 底 反 射 ， f3= 7 0 0 H z 、 f4=950Hz的諧振峰的諧振峰是樁身斷裂界面的是樁身斷裂界面的響應(yīng)，根據(jù)上述值，響應(yīng)，根據(jù)上述值，由由 f2,和和 f3計(jì)算的計(jì)算的缺 陷 分 別 為 ：缺 陷 分 別 為 ：4.89m和和2.2m.該實(shí)驗(yàn)樁：在該實(shí)驗(yàn)樁：在2.2m和和5.0m處設(shè)置了兩個(gè)薄處設(shè)置了兩個(gè)薄的夾層，為多處缺陷的夾層，為多處缺陷第33頁/共39頁導(dǎo)桿式錘擊預(yù)制方樁：導(dǎo)桿式錘擊預(yù)制方樁：0.30.37m，使用反射波，使用反射波法測(cè)得波形曲線法測(cè)得波形曲線導(dǎo)桿式錘擊預(yù)制方樁：導(dǎo)桿式錘擊預(yù)制方樁：0.30.37m，使用機(jī)械阻，使用機(jī)械阻抗法測(cè)得導(dǎo)納曲線抗法測(cè)得導(dǎo)納曲線反相，阻抗從小到大；樁反相，阻抗從小到大；樁頭淺部出現(xiàn)問題，為問題頭淺部出現(xiàn)問題，為問題樁，但是不能判斷。樁，但是不能判斷。淺部缺陷明顯，頻差淺部缺陷明顯，頻差=1028-100=928Hz,場(chǎng)地平場(chǎng)地平均波速為均波速為3500m/s，計(jì)算得，計(jì)算得缺陷距離為：缺陷距離為：1.9m.第34頁/共39頁預(yù)制樁長(zhǎng)預(yù)制樁長(zhǎng)14m，上節(jié)，上節(jié)5米，下節(jié)米，下節(jié)