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1、第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁試驗橋梁試驗是對橋梁原型結(jié)構(gòu)或橋梁模型結(jié)構(gòu)直接進(jìn)行的是對橋梁原型結(jié)構(gòu)或橋梁模型結(jié)構(gòu)直接進(jìn)行的科學(xué)試驗工作,包括試驗準(zhǔn)備、理論計算、現(xiàn)場試驗、分析科學(xué)試驗工作,包括試驗準(zhǔn)備、理論計算、現(xiàn)場試驗、分析整理等內(nèi)容的一系列工作。整理等內(nèi)容的一系列工作。橋梁原型試驗橋梁原型試驗也稱之為橋梁檢測,也稱之為橋梁檢測,其目的是通過試驗,掌握橋梁結(jié)構(gòu)在試驗荷載作用下的實際其目的是通過試驗,掌握橋梁結(jié)構(gòu)在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài),判定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件,檢驗設(shè)計工作狀態(tài),判定橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件,檢驗設(shè)計與施工質(zhì)量;與施工質(zhì)量;橋梁模型試驗橋
2、梁模型試驗的目的是研究結(jié)構(gòu)的受力行為,的目的是研究結(jié)構(gòu)的受力行為,探索結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變的內(nèi)在規(guī)律,為設(shè)計施工服務(wù)。目前,探索結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變的內(nèi)在規(guī)律,為設(shè)計施工服務(wù)。目前,橋梁工程的試驗技術(shù)日益受到人們的重視,并不斷得到發(fā)展橋梁工程的試驗技術(shù)日益受到人們的重視,并不斷得到發(fā)展和提高。和提高。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁試驗的任務(wù)主要包括:橋梁試驗的任務(wù)主要包括: 1. 確定新建橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件。確定新建橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用條件。 2. 評估既有橋梁的使用性能和承載能力。為既有橋梁養(yǎng)評估既有橋梁的使用性能和承載能力。為既有橋梁養(yǎng)護(hù)、加固、改建或限載對策提供
3、科學(xué)的依據(jù)。這對于缺乏護(hù)、加固、改建或限載對策提供科學(xué)的依據(jù)。這對于缺乏完整技術(shù)資料的既有橋梁更為必要。完整技術(shù)資料的既有橋梁更為必要。 3. 研究結(jié)構(gòu)研究結(jié)構(gòu)(構(gòu)件構(gòu)件)的受力行為,總結(jié)結(jié)構(gòu)受力行為的一的受力行為,總結(jié)結(jié)構(gòu)受力行為的一般規(guī)律。般規(guī)律。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁試驗的分類:橋梁試驗的分類:按照試驗的目的與要求分類,按照試驗的目的與要求分類,可分為可分為科學(xué)研究性試驗科學(xué)研究性試驗和和生產(chǎn)鑒定性試驗。研究性試驗生產(chǎn)鑒定性試驗。研究性試驗的目的是為的目的是為了建立或驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計計算理論和經(jīng)驗公式,或驗證某一結(jié)了建立或驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計計算理論和經(jīng)驗公式,或驗證某一
4、結(jié)構(gòu)理論體系中的科學(xué)假設(shè)判斷的可靠性。一般把對結(jié)構(gòu)或構(gòu)構(gòu)理論體系中的科學(xué)假設(shè)判斷的可靠性。一般把對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的主要影響因素作為試驗參數(shù),試驗結(jié)構(gòu)的設(shè)計與數(shù)量均件的主要影響因素作為試驗參數(shù),試驗結(jié)構(gòu)的設(shè)計與數(shù)量均應(yīng)按照具體研究目的的需要確定。研究性試驗一般多采用模應(yīng)按照具體研究目的的需要確定。研究性試驗一般多采用模型結(jié)構(gòu),在專門的實驗室內(nèi)進(jìn)行,利用特定的加載裝置,以型結(jié)構(gòu),在專門的實驗室內(nèi)進(jìn)行,利用特定的加載裝置,以消除或減少外界因素的干擾影響,同時突出所要研究的主要消除或減少外界因素的干擾影響,同時突出所要研究的主要因素。通過系統(tǒng)的模型試驗,對測試資料數(shù)據(jù)加以分析論證,因素。通過系統(tǒng)的模型試驗
5、,對測試資料數(shù)據(jù)加以分析論證,從而揭示出具有普遍意義的規(guī)律。從而揭示出具有普遍意義的規(guī)律。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁試驗的分類:生產(chǎn)鑒定性試驗橋梁試驗的分類:生產(chǎn)鑒定性試驗具有直接服務(wù)于生產(chǎn)具有直接服務(wù)于生產(chǎn)實踐的意義,一般以原型結(jié)構(gòu)作為試驗對象,在現(xiàn)場進(jìn)行試實踐的意義,一般以原型結(jié)構(gòu)作為試驗對象,在現(xiàn)場進(jìn)行試驗,根據(jù)一定的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求,按照有關(guān)設(shè)計文件,通驗,根據(jù)一定的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求,按照有關(guān)設(shè)計文件,通過試驗來確定結(jié)構(gòu)的實際承載能力、使用性能和使用條件,過試驗來確定結(jié)構(gòu)的實際承載能力、使用性能和使用條件,檢驗設(shè)計施工質(zhì)量,提出橋梁養(yǎng)護(hù)、加固、改建、限載對策,檢
6、驗設(shè)計施工質(zhì)量,提出橋梁養(yǎng)護(hù)、加固、改建、限載對策,有效地保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用。也稱之為橋梁檢測,包括有效地保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全使用。也稱之為橋梁檢測,包括靜載試驗、動載試驗、無損檢測與長期監(jiān)控測試四個方面。靜載試驗、動載試驗、無損檢測與長期監(jiān)控測試四個方面。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁試驗的分類:橋梁試驗的分類: 根據(jù)試驗荷載作用的性質(zhì)根據(jù)試驗荷載作用的性質(zhì),橋梁試驗可分為,橋梁試驗可分為靜載試驗靜載試驗和和動載試驗動載試驗。橋梁。橋梁靜載試驗靜載試驗是將靜止的荷載作用在橋梁上的指是將靜止的荷載作用在橋梁上的指定位置而測試結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量的試定位置而
7、測試結(jié)構(gòu)的靜力位移、靜力應(yīng)變、裂縫等參量的試驗項目,從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用驗項目,從而推斷橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的工作性能及使用能力。能力。動載試驗動載試驗是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動,是利用某種激振方法激起橋梁結(jié)構(gòu)的振動,測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、測定橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比、振型、動力沖擊系數(shù)、行車響應(yīng)等參量的實驗項目,從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、行車響應(yīng)等參量的實驗項目,從而判斷橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度、行車性能。行車性能。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁試驗的分類:橋梁試驗的分類: 就就試驗對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的后果試驗對結(jié)構(gòu)產(chǎn)
8、生的后果來說,橋梁試驗可分為來說,橋梁試驗可分為破壞性破壞性試驗試驗和和非破壞性試驗非破壞性試驗。一般情況下,鑒定性試驗多為非破壞。一般情況下,鑒定性試驗多為非破壞性試驗。但在某些情況下為了達(dá)到預(yù)定的試驗?zāi)康?,往往需性試驗。但在某些情況下為了達(dá)到預(yù)定的試驗?zāi)康?,往往需要進(jìn)行破壞性試驗,以掌握試驗結(jié)構(gòu)由彈性階段進(jìn)入塑性階要進(jìn)行破壞性試驗,以掌握試驗結(jié)構(gòu)由彈性階段進(jìn)入塑性階段甚至破壞階段時的結(jié)構(gòu)行為、破壞形態(tài)等試驗資料。破壞段甚至破壞階段時的結(jié)構(gòu)行為、破壞形態(tài)等試驗資料。破壞試驗一般均以模型結(jié)構(gòu)為對象,在實驗室內(nèi)進(jìn)行,以便能夠試驗一般均以模型結(jié)構(gòu)為對象,在實驗室內(nèi)進(jìn)行,以便能夠較為方便可行地進(jìn)行加
9、載、控制、量測、分析,從而總結(jié)出較為方便可行地進(jìn)行加載、控制、量測、分析,從而總結(jié)出具有普遍意義的規(guī)律,推廣應(yīng)用于原型結(jié)構(gòu)。具有普遍意義的規(guī)律,推廣應(yīng)用于原型結(jié)構(gòu)。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁試驗的分類:橋梁試驗的分類: 按按試驗持續(xù)時間的長短試驗持續(xù)時間的長短,可分為,可分為長期試驗長期試驗和和短期試驗短期試驗。鑒定性試驗與一般性的研究試驗多采用短期試驗方法,只有鑒定性試驗與一般性的研究試驗多采用短期試驗方法,只有那些必須進(jìn)行長期觀測的現(xiàn)象,如混凝土結(jié)構(gòu)的收縮和徐變那些必須進(jìn)行長期觀測的現(xiàn)象,如混凝土結(jié)構(gòu)的收縮和徐變性能、橋梁基礎(chǔ)沉降等,才采用長期試驗方法。此外,對于性
10、能、橋梁基礎(chǔ)沉降等,才采用長期試驗方法。此外,對于大型橋梁結(jié)構(gòu)或新型橋梁結(jié)構(gòu)常常采用長期觀測或組織定期大型橋梁結(jié)構(gòu)或新型橋梁結(jié)構(gòu)常常采用長期觀測或組織定期的檢測,以積累這些結(jié)構(gòu)的長期使用性能的資料。的檢測,以積累這些結(jié)構(gòu)的長期使用性能的資料。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.1 4.1 概述概述 橋梁結(jié)構(gòu)檢測的三個階段:橋梁結(jié)構(gòu)檢測的三個階段:準(zhǔn)備規(guī)劃階段是橋梁檢測順利的必要條件。準(zhǔn)備規(guī)劃階段是橋梁檢測順利的必要條件。加載與觀測階段是整個檢測工作的中心環(huán)節(jié)。加載與觀測階段是整個檢測工作的中心環(huán)節(jié)。分析總結(jié)階段是對原始測試資料進(jìn)行綜合分析的過程。分析總結(jié)階段是對原始測試資料進(jìn)行綜合分析的過程。第四章 橋梁
11、結(jié)構(gòu)檢測4.2 4.2 橋梁結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)檢測橋梁結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)檢測4.2.1 地基承載力檢測地基承載力檢測粘性土和黃土地基:粘性土和黃土地基:在現(xiàn)場取有代表性的土樣進(jìn)行土工試驗,在現(xiàn)場取有代表性的土樣進(jìn)行土工試驗,得到地基土的物理力學(xué)指標(biāo),由規(guī)范求出承載力。得到地基土的物理力學(xué)指標(biāo),由規(guī)范求出承載力。老粘性土和殘積粘性土地基:老粘性土和殘積粘性土地基:取土樣進(jìn)行壓縮試驗,求得土取土樣進(jìn)行壓縮試驗,求得土樣壓縮模量再確定容許承載力。樣壓縮模量再確定容許承載力。一般粘性土和新近沉積粘性土地基:一般粘性土和新近沉積粘性土地基:測土樣含水量、濕容重、測土樣含水量、濕容重、液限、塑限和顆粒密度,求出土樣天
12、然孔隙比和液性指數(shù),液限、塑限和顆粒密度,求出土樣天然孔隙比和液性指數(shù),再確定容許承載力。再確定容許承載力。新近堆積黃土地基:新近堆積黃土地基:按土含水比確定容許承載力;按土含水比確定容許承載力;一般新黃土地基:一般新黃土地基:按天然含水量和液限比確定容許承載力;按天然含水量和液限比確定容許承載力;第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2 4.2.2 基樁承載力檢測基樁承載力檢測 確定基樁承載力的檢測方法有兩種,一種是確定基樁承載力的檢測方法有兩種,一種是靜荷載試驗靜荷載試驗,另一種是各種樁的動測方法。靜荷載試驗是確定基樁承載力另一種是各種樁的動測方法。靜荷載試驗是確定基樁承載力最可靠的方法,本書主要介
13、紹最可靠的方法,本書主要介紹靜荷載試驗靜荷載試驗方法和方法和基樁高應(yīng)變基樁高應(yīng)變動力檢測法動力檢測法。 第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗 垂直靜載試驗垂直靜載試驗是在試樁頂上分級施加靜荷載直到土對試是在試樁頂上分級施加靜荷載直到土對試樁的阻力破壞時為止,從而求得樁的容許承載力單樁的下沉樁的阻力破壞時為止,從而求得樁的容許承載力單樁的下沉量。按現(xiàn)行地基基礎(chǔ)規(guī)范:量。按現(xiàn)行地基基礎(chǔ)規(guī)范:“單樁承載力宜通過現(xiàn)場靜載試單樁承載力宜通過現(xiàn)場靜載試驗確定,在同一條件下試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的驗確定,在同一條件下試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1,并不,并不少于少
14、于3根根”。 就地灌注樁的靜載試驗應(yīng)在混凝土強度達(dá)到能承受預(yù)定就地灌注樁的靜載試驗應(yīng)在混凝土強度達(dá)到能承受預(yù)定破壞荷載后開始。斜樁作靜載試驗時,荷載方向應(yīng)與斜樁軸破壞荷載后開始。斜樁作靜載試驗時,荷載方向應(yīng)與斜樁軸線相同。線相同。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗1. 加載裝置加載裝置(1)基本要求:基本要求:首先要求安全可靠,保證有足夠的加載量,其首先要求安全可靠,保證有足夠的加載量,其次從節(jié)約材料、少用經(jīng)費、取用方便、縮短籌備時間等方面次從節(jié)約材料、少用經(jīng)費、取用方便、縮短籌備時間等方面進(jìn)行比較,選用合適的加載系統(tǒng)。進(jìn)行比較,選用合適的加載
15、系統(tǒng)。(2)加載量的確定:加載量的確定:荷載系統(tǒng)的加載能力至少不低于破壞荷載荷載系統(tǒng)的加載能力至少不低于破壞荷載或最大加載量的或最大加載量的1.5倍,最好能達(dá)到倍,最好能達(dá)到1.52.0倍。倍。(3)反力裝置:反力裝置:反力裝置是加載系統(tǒng)中最主要的組成部分,對反力裝置是加載系統(tǒng)中最主要的組成部分,對它應(yīng)事先作好周密的設(shè)計。多采用液壓千斤頂、錨樁、橫梁它應(yīng)事先作好周密的設(shè)計。多采用液壓千斤頂、錨樁、橫梁等設(shè)備加荷等設(shè)備加荷 。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗123456789圖圖4-1 錨樁反力梁加載裝置錨樁反力梁加載裝置1-錨樁,錨樁,2-試
16、樁,試樁,3-千斤頂,千斤頂,4-油壓表,油壓表,5-反力梁,反力梁,6-穿強洞,穿強洞,7-小小桃梁,桃梁,8-半圓木,半圓木,9-鋼索鋼索第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗2. 基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)梁的設(shè)置基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)梁的設(shè)置 基準(zhǔn)點的設(shè)置應(yīng)滿足的條件:基準(zhǔn)點的設(shè)置應(yīng)滿足的條件:基準(zhǔn)點本身不變動;沒有基準(zhǔn)點本身不變動;沒有被接觸或遭破損的危險;附近沒有振源;不受直射陽光與風(fēng)被接觸或遭破損的危險;附近沒有振源;不受直射陽光與風(fēng)雨等干擾;不受試樁下沉的影響。雨等干擾;不受試樁下沉的影響。 基準(zhǔn)梁一般采用型鋼基準(zhǔn)梁一般采用型鋼,其優(yōu)點是有磁性、剛度大、便
17、于,其優(yōu)點是有磁性、剛度大、便于加工、形狀加工、形狀致,缺點是溫度膨脹系數(shù)大。在受溫度影響大致,缺點是溫度膨脹系數(shù)大。在受溫度影響大的長期荷載試驗時,測試精度會受很大影響。的長期荷載試驗時,測試精度會受很大影響。 第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗2. 基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)梁的設(shè)置基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)梁的設(shè)置 當(dāng)量測樁位移用的基準(zhǔn)梁采用鋼梁時,為保證測試精度當(dāng)量測樁位移用的基準(zhǔn)梁采用鋼梁時,為保證測試精度需采取下述措施:基準(zhǔn)梁的一端固定,另一端必須自由支承;需采取下述措施:基準(zhǔn)梁的一端固定,另一端必須自由支承;防止基準(zhǔn)梁受日光直接照射;基準(zhǔn)梁附近不設(shè)照明及取暖
18、爐;防止基準(zhǔn)梁受日光直接照射;基準(zhǔn)梁附近不設(shè)照明及取暖爐;必要時基準(zhǔn)梁可用聚苯乙烯等隔熱材料包裹起來,以消除溫必要時基準(zhǔn)梁可用聚苯乙烯等隔熱材料包裹起來,以消除溫度影響。度影響。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗3. 測試儀器裝置測試儀器裝置 測量儀器必須精確,一般使用精度為測量儀器必須精確,一般使用精度為1/20mm的光學(xué)儀的光學(xué)儀器或力學(xué)儀器,如水平儀、撓度儀測力器器或力學(xué)儀器,如水平儀、撓度儀測力器(包括荷載傳感器、包括荷載傳感器、拉應(yīng)力傳感器、電子秤、壓力環(huán)等拉應(yīng)力傳感器、電子秤、壓力環(huán)等)、傾角儀、位移計等,、傾角儀、位移計等,如無此
19、類儀器,可用千分表、游標(biāo)卡尺、杠桿指針等,精確如無此類儀器,可用千分表、游標(biāo)卡尺、杠桿指針等,精確度至少為度至少為0.1mm。測量儀器一般應(yīng)設(shè)。測量儀器一般應(yīng)設(shè)24套,對稱安裝在試套,對稱安裝在試樁的兩側(cè)或四周。樁的兩側(cè)或四周。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗4. 試驗加載方式試驗加載方式 試樁加載應(yīng)分階段進(jìn)行,試樁加載應(yīng)分階段進(jìn)行,每階段加載重可以相等或者遞每階段加載重可以相等或者遞變。每一階段載重的大小,應(yīng)按試驗要求的精確度決定:等變。每一階段載重的大小,應(yīng)按試驗要求的精確度決定:等重加載時,一般為預(yù)計極限載重量的;遞變加載時,開始階重加
20、載時,一般為預(yù)計極限載重量的;遞變加載時,開始階段為;終了階段為。段為;終了階段為。 下沉量觀測間隔時間,視樁尖土質(zhì)和每階段載重量而定。下沉量觀測間隔時間,視樁尖土質(zhì)和每階段載重量而定。一般可按累計、觀測一次,以后每隔觀測一次,粘性一般可按累計、觀測一次,以后每隔觀測一次,粘性土在后階段可延長到每小時測讀一次,每階段的測讀間隔次土在后階段可延長到每小時測讀一次,每階段的測讀間隔次數(shù)不少了數(shù)不少了5次。每一階段載重的下沉量,在下列時間內(nèi),如次。每一階段載重的下沉量,在下列時間內(nèi),如不大于不大于0.1mm,即可視為休止。,即可視為休止。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜
21、載試驗基樁垂直靜載試驗5. 破壞載重、極限載重及容許載重的確定破壞載重、極限載重及容許載重的確定 (1)破壞載重:破壞載重:當(dāng)試樁全部下沉量已大于當(dāng)試樁全部下沉量已大于40mm,同時這一階,同時這一階段下沉量大于前一階段下沉量的段下沉量大于前一階段下沉量的5倍,或者這一階段的下沉量倍,或者這一階段的下沉量大于前一階段下沉量的大于前一階段下沉量的2倍但下沉在倍但下沉在24h內(nèi)仍不休止時,其荷內(nèi)仍不休止時,其荷載即為破壞荷載載即為破壞荷載(此標(biāo)淮不適用于對下沉量有特殊規(guī)定者此標(biāo)淮不適用于對下沉量有特殊規(guī)定者)。(2)極限載重:極限載重:在破壞載重前一階段的累計載重為極限載重。在破壞載重前一階段的累
22、計載重為極限載重。(3)容許載重:容許載重:極限載重除以安全系數(shù)為容許載重。如因結(jié)構(gòu)極限載重除以安全系數(shù)為容許載重。如因結(jié)構(gòu)上對樁的下沉量有特殊要求時,則應(yīng)按下沉量確定容許載重。上對樁的下沉量有特殊要求時,則應(yīng)按下沉量確定容許載重。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗6. 試驗操作注意事項試驗操作注意事項 (1)利用已完成的樁作錨樁,一般鋼梁根據(jù)最大試驗荷載驗算利用已完成的樁作錨樁,一般鋼梁根據(jù)最大試驗荷載驗算的撓度要求不大于跨度的撓度要求不大于跨度1/100。(2)如利用已有的基樁當(dāng)作錨樁,不允許損傷樁身。如利用已有的基樁當(dāng)作錨樁,不允許損傷樁
23、身。(3)驗算錨樁抗拔能力時的極限摩阻力值,應(yīng)采取比樁受壓時驗算錨樁抗拔能力時的極限摩阻力值,應(yīng)采取比樁受壓時極限摩阻力值為低的值。極限摩阻力值為低的值。(4)當(dāng)采用加載平臺時,每件壓重以及平臺自重均應(yīng)標(biāo)定,易當(dāng)采用加載平臺時,每件壓重以及平臺自重均應(yīng)標(biāo)定,易于計算。為了操作安全,在專設(shè)的防護(hù)垛上置有楔塊,在傳于計算。為了操作安全,在專設(shè)的防護(hù)垛上置有楔塊,在傳遞荷載時將楔塊撤除。遞荷載時將楔塊撤除。(5)使用的千斤頂必須逐臺加以標(biāo)定。使用的千斤頂必須逐臺加以標(biāo)定。(6)觀測樁的沉降量一般采用百分表測量。觀測樁的沉降量一般采用百分表測量。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁
24、垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗7. 試驗記錄及資料整理試驗記錄及資料整理 所有試驗觀測讀數(shù),應(yīng)隨時直接填入記錄,并根據(jù)記錄所有試驗觀測讀數(shù),應(yīng)隨時直接填入記錄,并根據(jù)記錄資料整理繪制樁的下沉與荷載關(guān)系曲線及樁的下沉與時間關(guān)資料整理繪制樁的下沉與荷載關(guān)系曲線及樁的下沉與時間關(guān)系曲線,圖上應(yīng)繪制錘擊次數(shù)、落錘高度、射水沖刷壓力及系曲線,圖上應(yīng)繪制錘擊次數(shù)、落錘高度、射水沖刷壓力及沉樁時間等與沉樁的關(guān)系曲線。圖上還應(yīng)標(biāo)明工程地點、工沉樁時間等與沉樁的關(guān)系曲線。圖上還應(yīng)標(biāo)明工程地點、工程名稱、樁號,并附樁的平面位置及樁所沉入各土層的示意程名稱、樁號,并附樁的平面位置及樁所沉入各土層的示意圖,注明各層土質(zhì)
25、及樁尖、樁頂、地面與各土層的標(biāo)高。圖,注明各層土質(zhì)及樁尖、樁頂、地面與各土層的標(biāo)高。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗7. 試驗記錄及資料整理試驗記錄及資料整理 加載(t)時間(min)160150 140 130 120 110 1009080 706050 40 3020 10020 406080 100 120 140160 180200 220 240 260沉入度(mm)1325101520253040t70t90t100t130t150t170t190t200t210t220t230t基樁垂直靜載試驗曲線圖示例基樁垂直靜載試驗曲線圖
26、示例第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗8. 快速加載法快速加載法 快速加載法的特點是將臨界荷載快速加載法的特點是將臨界荷載(極限荷載極限荷載)分為分為1015級,級,每每45min加載加載一級,其間不必等待下沉的一級,其間不必等待下沉的“休止休止”,到達(dá),到達(dá)45min即繼續(xù)加載,直到加載完畢。一般總的試驗時間為即繼續(xù)加載,直到加載完畢。一般總的試驗時間為450675min,測讀時間是,測讀時間是0、1、2、5、10、15、30、45min各一次。各一次。 經(jīng)過實踐證明,對摩擦樁的臨界載重值,快速試驗值與經(jīng)過實踐證明,對摩擦樁的臨界載重值,快速
27、試驗值與慢速試驗值基本上相同。對設(shè)計荷載階段慢速試驗值基本上相同。對設(shè)計荷載階段(一般是小于臨界荷一般是小于臨界荷載的載的),快速試驗與慢速試驗的樁下沉量也基本一致。,快速試驗與慢速試驗的樁下沉量也基本一致。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.1 4.2.2.1 基樁垂直靜載試驗基樁垂直靜載試驗快速、慢速靜載試驗快速、慢速靜載試驗P-S曲曲線對比線對比臨界載重快速靜載試驗慢速靜載試驗100200300400500600700800900 1000 1100 1200545152025303540105055第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.2 4.2.2.2 基樁水平靜載試驗基樁水平靜載試驗1. 加
28、載裝置及觀測裝置加載裝置及觀測裝置 水平荷載試驗常采用橫向放置的千斤頂加荷。兩試樁凈水平荷載試驗常采用橫向放置的千斤頂加荷。兩試樁凈距不小于距不小于4m或按設(shè)計規(guī)定辦理。樁在水平荷載作用下,樁頂或按設(shè)計規(guī)定辦理。樁在水平荷載作用下,樁頂同時產(chǎn)生橫向位移和轉(zhuǎn)動。為了保持水平力的作用點和受力同時產(chǎn)生橫向位移和轉(zhuǎn)動。為了保持水平力的作用點和受力面不變,千斤頂應(yīng)有球形支座裝置。面不變,千斤頂應(yīng)有球形支座裝置。 觀測裝置原則上與垂直加載試驗相似。試樁水平位移的觀測裝置原則上與垂直加載試驗相似。試樁水平位移的測點不少于測點不少于2個,且與中軸線對稱布置。觀測裝置的固定點位個,且與中軸線對稱布置。觀測裝置的
29、固定點位置,應(yīng)與試樁至少有置,應(yīng)與試樁至少有1.7m的凈距,以免影響觀測精度。的凈距,以免影響觀測精度。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.2 4.2.2.2 基樁水平靜載試驗基樁水平靜載試驗1,6-百分表;2,5-樁;4-千斤頂;7-測力環(huán);8-圓鐵;9-墊板水平荷載試驗裝置水平荷載試驗裝置123456789第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.2 4.2.2.2 基樁水平靜載試驗基樁水平靜載試驗2. 加載方式和程序加載方式和程序 加載有連續(xù)加裁方式和循環(huán)加載方式,按等級差遞增荷載,加載有連續(xù)加裁方式和循環(huán)加載方式,按等級差遞增荷載,每次加載等級為估計的最大水平荷載的每次加載等級為估計的最大水平荷載的
30、1/101/5,一般為,一般為0.51.0t遞遞增,過軟土的土質(zhì)可采用增,過軟土的土質(zhì)可采用0.2t級差連續(xù)加載方式在每級加載后保持級差連續(xù)加載方式在每級加載后保持10min,測讀水平位移,再加下一級荷載,這樣連續(xù)加至極限荷載。,測讀水平位移,再加下一級荷載,這樣連續(xù)加至極限荷載。 循環(huán)加載方式為一般常用的方式,每級加載后保持循環(huán)加載方式為一般常用的方式,每級加載后保持10min,記,記錄水平位移讀數(shù),然后卸載至零,再經(jīng)過錄水平位移讀數(shù),然后卸載至零,再經(jīng)過10min,又記錄水平位移,又記錄水平位移讀數(shù),如此即為一循環(huán)。每級反復(fù)讀數(shù),如此即為一循環(huán)。每級反復(fù)5次循環(huán)為一級荷載,以后接著次循環(huán)為
31、一級荷載,以后接著施加下一級荷載,直至達(dá)到極限荷載或滿足設(shè)計要求為止。施加下一級荷載,直至達(dá)到極限荷載或滿足設(shè)計要求為止。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.2 4.2.2.2 基樁水平靜載試驗基樁水平靜載試驗3. 資料整理及極限荷載的確定資料整理及極限荷載的確定 根據(jù)試驗結(jié)果,繪制水平荷載試驗的根據(jù)試驗結(jié)果,繪制水平荷載試驗的“荷載荷載-位移曲線位移曲線”,取橫坐標(biāo)取橫坐標(biāo)10cm為為0.5t荷載,縱坐標(biāo)荷載,縱坐標(biāo)1cm為為1mm的水平位移。的水平位移。 極限荷載的確定:極限荷載的確定:在采用連續(xù)加載法時,在某級荷載作在采用連續(xù)加載法時,在某級荷載作用下,水平位移長時間不穩(wěn)定,樁周土出現(xiàn)明顯裂
32、縫并隆起,用下,水平位移長時間不穩(wěn)定,樁周土出現(xiàn)明顯裂縫并隆起,或水平位移達(dá)到極限值時,即可終止試驗,其前一級荷載為或水平位移達(dá)到極限值時,即可終止試驗,其前一級荷載為極限荷載。極限荷載。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.2 4.2.2.2 基樁水平靜載試驗基樁水平靜載試驗5101520253001 2 3 4 5 6 7 8 9 10時間(h)水平位移(mm)水平位移水平位移- -時間曲線圖時間曲線圖第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 1. 基本原理基本原理 凱斯法以現(xiàn)代凱斯法以現(xiàn)代波動理論波動理論為基礎(chǔ),導(dǎo)出了一套
33、簡捷的分析為基礎(chǔ),導(dǎo)出了一套簡捷的分析計算公式,借助于現(xiàn)代的振動測量和信號處理技術(shù),在錘擊計算公式,借助于現(xiàn)代的振動測量和信號處理技術(shù),在錘擊樁的過程中檢測樁頭的受力和運動響應(yīng)信息,借助計算機分樁的過程中檢測樁頭的受力和運動響應(yīng)信息,借助計算機分析技術(shù),較全面地考慮樁和土及其相互作用的各種因素,通析技術(shù),較全面地考慮樁和土及其相互作用的各種因素,通過復(fù)雜的運算,獲得樁的承載力。這里略去冗長的數(shù)學(xué)推導(dǎo),過復(fù)雜的運算,獲得樁的承載力。這里略去冗長的數(shù)學(xué)推導(dǎo),直接給出凱斯法判定單樁極限承載力的計算公式。直接給出凱斯法判定單樁極限承載力的計算公式。 2221211111cLtZcLtFJtZtFJRc
34、cc第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 2. 檢測儀器及設(shè)備檢測儀器及設(shè)備 試驗儀器應(yīng)具有現(xiàn)場顯示、記錄、保存實測力與加速度試驗儀器應(yīng)具有現(xiàn)場顯示、記錄、保存實測力與加速度信號的功能,并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印和繪圖。信號的功能,并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印和繪圖。儀器設(shè)備裝置框圖儀器設(shè)備裝置框圖錘顯示裝置數(shù)據(jù)采集及處理裝置記錄裝置打印機加速度計力傳感器樁第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 2. 檢測儀器及設(shè)備檢測儀器及設(shè)備 (1)數(shù)據(jù)采集裝置的模數(shù)
35、轉(zhuǎn)換精度不應(yīng)小于數(shù)據(jù)采集裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度不應(yīng)小于10位;位; (2)力傳感器宜采用工具式應(yīng)變傳感器,應(yīng)變傳感器安裝力傳感器宜采用工具式應(yīng)變傳感器,應(yīng)變傳感器安裝諧振頻率應(yīng)大于諧振頻率應(yīng)大于2kHz,在,在01000測量范圍內(nèi)的非線性誤差不測量范圍內(nèi)的非線性誤差不應(yīng)大于應(yīng)大于1,由于導(dǎo)線電阻引起的靈敏度降低不應(yīng)大于,由于導(dǎo)線電阻引起的靈敏度降低不應(yīng)大于1。 (3)傳感器應(yīng)每年標(biāo)定一次。傳感器應(yīng)每年標(biāo)定一次。 (4)打樁機械或類似的裝置都可作為錘擊設(shè)備。重錘應(yīng)質(zhì)打樁機械或類似的裝置都可作為錘擊設(shè)備。重錘應(yīng)質(zhì)量均勻,形狀對稱,錘底平整,宜用鑄鋼或鑄鐵制作。量均勻,形狀對稱,錘底平整,宜用鑄鋼或鑄鐵
36、制作。 (5)樁的貫入度可用精密水準(zhǔn)儀、激光變形儀等光學(xué)儀器樁的貫入度可用精密水準(zhǔn)儀、激光變形儀等光學(xué)儀器測定。測定。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法 (1)混凝土樁樁頭的處理混凝土樁樁頭的處理 為確保錘擊力的正常傳遞,為確保錘擊力的正常傳遞,樁頭頂面樁頭頂面應(yīng)水平、平整,樁頭應(yīng)水平、平整,樁頭中軸線與樁身中軸線應(yīng)重合,中軸線與樁身中軸線應(yīng)重合,樁頭截面積樁頭截面積應(yīng)與原樁身截面積相應(yīng)與原樁身截面積相同。同。樁頭主筋樁頭主筋應(yīng)全部直通至樁頂混凝土保護(hù)層之下,各主筋應(yīng)應(yīng)全部直通至樁頂混凝土保護(hù)
37、層之下,各主筋應(yīng)在同一高度上。在同一高度上。 距樁頂距樁頂1倍樁徑范圍內(nèi),倍樁徑范圍內(nèi),宜用厚度為宜用厚度為35mm的鋼板圍裹或距的鋼板圍裹或距樁頂樁頂1.5倍樁徑范圍內(nèi)設(shè)置箍筋,間距不宜大于倍樁徑范圍內(nèi)設(shè)置箍筋,間距不宜大于150mm。樁頂應(yīng)。樁頂應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片設(shè)置鋼筋網(wǎng)片23層,間距層,間距60100mm。 樁頭混凝土強度樁頭混凝土強度等級宜比樁身混凝土提高等級宜比樁身混凝土提高12級,且不得低級,且不得低于于C30;樁頂應(yīng)設(shè)置樁墊,并根據(jù)使用情況及時更換;樁墊宜采;樁頂應(yīng)設(shè)置樁墊,并根據(jù)使用情況及時更換;樁墊宜采用膠合板、木板和纖維板等材質(zhì)均勻的材料。用膠合板、木板和纖維板等材質(zhì)均勻的材
38、料。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法 (2)傳感器的安裝傳感器的安裝 檢測時應(yīng)安裝應(yīng)變傳感器和加速度傳感器各兩只。檢測時應(yīng)安裝應(yīng)變傳感器和加速度傳感器各兩只。 傳感器應(yīng)分別對稱安裝在樁頂以下樁身兩側(cè),傳感器傳感器應(yīng)分別對稱安裝在樁頂以下樁身兩側(cè),傳感器與樁頂之間的垂直距離,一般樁型不宜小于與樁頂之間的垂直距離,一般樁型不宜小于2倍樁的直徑或邊倍樁的直徑或邊長。大直徑樁不得小于長。大直徑樁不得小于1倍樁的直徑或邊長。倍樁的直徑或邊長。 安裝傳感器的樁身表面應(yīng)平整且其周圍不得有缺損或安裝傳感器的
39、樁身表面應(yīng)平整且其周圍不得有缺損或突變,安裝面范圍內(nèi)的材質(zhì)和截面尺寸應(yīng)與原樁身等同。突變,安裝面范圍內(nèi)的材質(zhì)和截面尺寸應(yīng)與原樁身等同。 應(yīng)變傳感器的中心,與加速度傳感器中心應(yīng)位于同一應(yīng)變傳感器的中心,與加速度傳感器中心應(yīng)位于同一水平線上,兩者之間的水平距離不宜大于水平線上,兩者之間的水平距離不宜大于10cm。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法 (2)傳感器的安裝傳感器的安裝 安裝完畢后的應(yīng)變傳感器固定面應(yīng)緊貼樁身表面,初安裝完畢后的應(yīng)變傳感器固定面應(yīng)緊貼樁身表面,初始變形值不得超過規(guī)定值,檢測
40、過程中不得產(chǎn)生相對滑動。始變形值不得超過規(guī)定值,檢測過程中不得產(chǎn)生相對滑動。 當(dāng)進(jìn)行連續(xù)錘擊檢測時,應(yīng)先將傳感器引線與樁身固當(dāng)進(jìn)行連續(xù)錘擊檢測時,應(yīng)先將傳感器引線與樁身固定可靠,防止引線振動受損。定可靠,防止引線振動受損。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法2d應(yīng)變式力傳感器加速度傳感器加速度傳感器應(yīng)變式力傳感器應(yīng)變式力傳感器加速度傳感器加速度傳感器應(yīng)變式力傳感器加速度傳感器381076.216混凝土方樁70102d381076.2167010管樁H型鋼樁701076.2163810d2d測點處
41、傳感器安裝測點處傳感器安裝應(yīng)變式力傳感器第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法 (3)現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定 高應(yīng)變動力檢測是通過在樁頂采集力和速度信號,通過高應(yīng)變動力檢測是通過在樁頂采集力和速度信號,通過計算得到樁的承載力的。實際上,傳感器直接測到的是其安計算得到樁的承載力的。實際上,傳感器直接測到的是其安裝面上的應(yīng)變和加速度信號,還要根據(jù)其他參數(shù)設(shè)定值,計裝面上的應(yīng)變和加速度信號,還要根據(jù)其他參數(shù)設(shè)定值,計算后才能得到力和速度信號,因此樁的參數(shù)必須按測點處樁算后才能得到力和速度信號,
42、因此樁的參數(shù)必須按測點處樁的性狀設(shè)定。的性狀設(shè)定。 現(xiàn)場檢測時樁頭測點處的現(xiàn)場檢測時樁頭測點處的樁截面面積樁截面面積、樁身波速樁身波速、樁材樁材質(zhì)量密度和彈性模量質(zhì)量密度和彈性模量應(yīng)按測點處樁的實際情況確定。應(yīng)按測點處樁的實際情況確定。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法 (3)現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定 測點下樁長和截面積的設(shè)定值應(yīng)符合下列規(guī)定:測點下樁長和截面積的設(shè)定值應(yīng)符合下列規(guī)定:測點下測點下樁長應(yīng)取傳感器安裝點至樁底的距離;對于預(yù)制樁,可采用樁長應(yīng)取傳感器安裝點至樁底的距離;對于
43、預(yù)制樁,可采用建設(shè)或施工單位提供的實際樁長和樁截面積作為設(shè)定值;對建設(shè)或施工單位提供的實際樁長和樁截面積作為設(shè)定值;對于混凝土灌注樁,測點下樁長和截面積設(shè)定值宜按建設(shè)或施于混凝土灌注樁,測點下樁長和截面積設(shè)定值宜按建設(shè)或施工單位提供的施工記錄確定。工單位提供的施工記錄確定。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法 (3)現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定 樁身波速設(shè)定可符合下列規(guī)定:樁身波速設(shè)定可符合下列規(guī)定:對于普通鋼樁,波速值對于普通鋼樁,波速值可設(shè)定為可設(shè)定為5120m/s;對于混凝上預(yù)制樁,宜
44、在打入前實測無缺;對于混凝上預(yù)制樁,宜在打入前實測無缺陷樁的樁身平均波速作為設(shè)定值;對于混凝土灌注樁,在樁陷樁的樁身平均波速作為設(shè)定值;對于混凝土灌注樁,在樁長己知的情況下,可用反射波法按樁底反射信號計算樁的平長己知的情況下,可用反射波法按樁底反射信號計算樁的平均波速作設(shè)定值,如樁底反射信號不清晰,可根據(jù)樁身混凝均波速作設(shè)定值,如樁底反射信號不清晰,可根據(jù)樁身混凝土強度等級參數(shù)綜合設(shè)定。土強度等級參數(shù)綜合設(shè)定。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 3. 檢測方法檢測方法 (3)現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定現(xiàn)場檢測參數(shù)設(shè)定 樁身質(zhì)量
45、密度設(shè)定應(yīng)符合下列規(guī)定樁身質(zhì)量密度設(shè)定應(yīng)符合下列規(guī)定:對于普通鋼樁,質(zhì):對于普通鋼樁,質(zhì)量密度應(yīng)設(shè)定為量密度應(yīng)設(shè)定為78.5t/m3;對于普通混凝土預(yù)制樁,質(zhì)量密度;對于普通混凝土預(yù)制樁,質(zhì)量密度可設(shè)定為可設(shè)定為2.452.55t/m3;對于普通混凝土灌注樁,質(zhì)量密度;對于普通混凝土灌注樁,質(zhì)量密度可設(shè)定為可設(shè)定為2.4t/m3。 樁材彈性模量設(shè)定值樁材彈性模量設(shè)定值應(yīng)按下式計算:應(yīng)按下式計算:2E第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 4. 基樁承載力判定基樁承載力判定(1)現(xiàn)場測量信號的判讀現(xiàn)場測量信號的判讀 凱斯法
46、在現(xiàn)場量測的直接結(jié)果是取得一條凱斯法在現(xiàn)場量測的直接結(jié)果是取得一條力波曲線力波曲線和一和一條條速度波曲線速度波曲線。用這兩條曲線可做現(xiàn)場實時分析計算或帶回。用這兩條曲線可做現(xiàn)場實時分析計算或帶回室內(nèi)做更詳細(xì)的分析計算。因為主要計算都是由計算機或有室內(nèi)做更詳細(xì)的分析計算。因為主要計算都是由計算機或有關(guān)電子線路自動完成的,計算程序不會判斷現(xiàn)場采集的信號關(guān)電子線路自動完成的,計算程序不會判斷現(xiàn)場采集的信號是否可靠。錯誤的記錄也會有一個相應(yīng)的計算值。所以判斷是否可靠。錯誤的記錄也會有一個相應(yīng)的計算值。所以判斷現(xiàn)場采集的信號的可靠性是相當(dāng)重要的。現(xiàn)場采集的信號的可靠性是相當(dāng)重要的。第四章 橋梁結(jié)構(gòu)檢測4.2.2.3 4.2.2.3 基樁高應(yīng)變動力檢測基樁高應(yīng)變動力檢測( (凱斯法凱斯法) ) 4. 基樁承載力判定基樁承載力判定錘擊后出現(xiàn)下
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